Page 1

JAARGANG 16 - NR. 1 - MAART 2007

METEOROLOGICA

Verschijningsvormen van cellulaire convectie

Modellen hebben moeite met stabiele grenslagen

Grote veranderingen in operationele methoden

Smeltende sneeuw en snelverkeer

UITGAVE VAN DE NEDERLANDSE VERENIGING VAN BEROEPSMETEOROLOGEN


Pixy bliksemdetector

De Pixy meet het elektromagnetische veld in de atmosfeer en detecteert daarmee cloud-to-ground bliksem binnen een straal van 15 km. In geval van bliksem kan middels de relaisuitgang van de Pixy bijvoorbeeld een visueel of audio-alarm worden gegeven of een installatie worden afgeschakeld. Een tweede relaisuitgang geeft het einde van de onweersbui aan. De Pixy is daarmee zeer geschikt voor de bescherming van bliksemgevoelige faciliteiten, locaties en activiteiten zoals buitensporten, vliegvelden, windmolens, elektriciteitscentrales en productielijnen van bijv. microchips.

Eerder brachten wij al de onweerdetector Previstorm op de Nederlandse markt. De Previstorm meet het elektrostatische veld aan de grond en detecteert daarmee de nadering van onweer ook zonder dat er al bliksem is. Met de Previstorm kun je het onweer dus echt voor zijn, maar het is niet mogelijk om de locatie van het onweer te bepalen. Met de combinatie van de Pixy en de Previstorm kan zowel de ontwikkeling van een onweersbui als de afstand van de bui beter gevolgd worden.

Vraag meer informatie of een offerte aan! ingenieursbureau wittich

& visser

wetenschappelijke en meteorologische instrumenten postbus 1111

tel: 070 3070706

info@wittich.nl

2280 cc rijswijk

fax: 070 3070938

www.wittich.nl

maatwerk in meten

bliksemdetector Pixy


JAARGANG 16 -

NR.1

-

MAART

ARTIKELEN WACHTING DOOR HET HANDMATIG INGRIJPEN IN EEN NUMERIEKE WEERANALYSE

Astrid Manders

8 40 JAAR ONTWIKKELING IN DE

OPERATIONELE METEOROLOGIE, DEEL

3:

EN DE ROL VAN DE

METEOROLOOG

Ruud Ivens

13

4

RUBRIEKEN

4 VERBETEREN VAN EEN WEERSVER-

WERKMETHODEN

2007

HET BUYS BALLOT 2006 Gert-Jan Steeneveld e.a.

SYMPOSIUM

17 VOLGZAAMHEID NOGMAALS? Seijo Kruizinga

23 DE TURBULENTE ATMOSFEER Bert Holtslag

27 FORECASTERS: ZIJN ZE NOG WEL NODIG?

(2) Wouter Lablans

Nieuwe producten Korte berichten NVBM Mededelingen

29 33 33

COLUMNS

21

HOOG BEZOEK Huug van den Dool EEN DAG NIET BOOS Henk de Bruin

38

ADVERTENTIES Wittich en Visser CaTeC Bakker & Co Ekopower Telvent Almos

2 6 12 18 34

Colofon

39

13

35 35 ZORGWEKKEND EN SPANNEND Reinier van den Berg

36

WAARDOOR 8 FEBRUARI? Gerrit Hiemstra

SMOLT DE SNEEUW

OP

30 OPEN EN GESLOTEN CELLEN Saskia Noteboom

VAN

OMSLAG ►Grote foto. Boven het noorden de modelparameters (met dank aan van de Noordzee is open cellulaire convectie zichtbaar op deze opname van 1 november 2006 12.20 UTC. De cellulaire convectie boven het noorden van Denemarken is van het gesloten type. Beide types worden besproken in het artikel van Saskia Noteboom. De opname is een kleurencomposiet van banden 1, 4 en 3 van MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) aan boord van de Aqua-satelliet (Foto: MODIS Rapid Response Project at NASA/GSFC; zie bladzijde 30).

►Foto links. Het gemiddelde verschil voor de temperatuur op 2 meter hoogte tussen berekeningen met het NCAR-klimaatmodel en de waarnemingen voor het huidige winterklimaat op het noordelijk halfrond (zie temperatuurschaal aan de rechterkant). Het blijkt dat de representatie van de stabiele grenslaag in atmosfeermodellen onvolledig, vaak niet in overeenstemming met de waarnemingen en gevoelig is voor bepaal-

NCAR en Gunilla Svensson, Stockholm Universiteit; zie bladzijde 23). ►Foto midden. De meteorologenwerkplek omstreeks 1965. Het geeft een duidelijk tijdbeeld en een impressie van de manier van werken zo’n 40 jaar geleden. Ruud Ivens bespreekt dit in het derde en tevens laatste deel van zijn serie overzichtsartikelen (zie bladzijde 8). ►Foto rechts. Snelverkeer op 8 februari 2007. Voor deze dag was een weer- en verkeeralarm uitgegeven vanwege de verwachte sneeuwval. Gerrit Hiemstra legt uit waarom de sneeuw tot weinig problemen leidde (zie bladzijde 36).

DE HOOFDREDACTEUR

Even wennen zo’n nieuwe inhoudspagina! De oude was ook wel aan een vernieuwing toe. Mooi moment om daar het derde lustrum van Meteorologica voor te nemen: Jaargang 1 nr. 1 met voorop (geplakt!) Onno Hungerink dateert al weer van april 1992. In al die jaren heeft het blad hopelijk bewezen om, zoals het in het eerste nummer stond, het onderlinge contact tussen allen die zich met de meteorologie bezig houden te verbeteren. Een ander lustrum viert Henk de Bruin die met deze editie 5 jaar columns vol maakt. Een nadeel (voordeel?) van de nieuwe lay-out van pagina 3 is dat de hoofdredacteur wat minder ruimte heeft om zijn zegje te doen, daar helpt geen kleiner lettertype aan. Ook in dit weer eigenlijk te dikke nummer veel lezenswaardigs. Ruud Ivens sluit zijn drieluik over 40 jaar operationele meteorologie af. Astrid Manders laat zien hoe je met relatief (!) eenvoudige ingrepen modellen kunt bijsturen als die afwijken van wat satellietdata

laten zien. Een door ruimtegebrek wat verlaat verslag van het Buys Ballot-symposium en Seijo Kruizinga berekent nogmaals of het de moeite loont te luisteren naar waarschuwingen. Daarnaast nog een bijdrage van Saskia Noteboom die gefascineerd is door convectiepatronen, en een persoonlijke visie van Reinier van den Berg bij het verschijnen van het laatste IPCC-rapport. Tenslotte nog bijdragen van Bert Holtslag (zijn recente oratie), Wouter Lablans (reactie op het artikel van Ab Maas in het decembernummer) en Gerrit Hiemstra (over het weeralarm). Kortom te veel om op te noemen eigenlijk. Veel leesplezier. Leo Kroon

METEOROLOGICA 1 - 2007

3


Verbeteren van een weersverwachting door het handmatig ingrijpen in een numerieke weeranalyse ASTRID MANDERS (KNMI, NU: RIVM) Numerieke weersverwachtingen worden steeds beter, maar interpretatie en beoordeling door een meteoroloog, die hierbij de meest recente informatie uit satellietbeelden kan gebruiken, blijft noodzakelijk. Tegenwoordig is het mogelijk een numerieke weeranalyse aan te passen als de meteoroloog daartoe aanleiding ziet. Op basis van de aangepaste analyse kan een nieuwe verwachting worden berekend. In dit artikel wordt ingegaan op een geval van cyclogenese waarin deze techniek (achteraf) met succes is toegepast. Ingrijpen in een analyse Uit de literatuur zijn enkele gevallen bekend waarin is geprobeerd een weersverwachting te verbeteren door de numerieke weeranalyse handmatig aan te passen. De aanpassing wordt vastgesteld op basis van een vergelijking van potentiële vorticiteitsvelden met waterdampbeelden. Voorbeelden waarin dit wordt toegepast vindt men in het artikel van Demirtas en Thorpe (1999). Het succes bleek echter wisselend. Recentelijk zijn er echter goede resultaten geboekt met een iets andere aanpak: het maken van een korte-termijnensemble voor gevaarlijk weer. Hierbij kregen meteorologen de mogelijkheid om een aantal gebieden aan te wijzen waarin een kleine verandering zou kunnen leiden tot sterke wind of veel neerslag. Op basis van deze veranderingen werd een ensemble samengesteld, dat samen met het gewone ensemble een betere statistische verwachting gaf voor extreme weersomstandigheden (Homar et al. 2006). Dit resultaat geeft aan dat het inzicht van een meteoroloog toegevoegde waarde heeft, al is het misschien niet altijd mogelijk om een individuele verwachting te verbeteren. In dit artikel wordt een geval besproken waarin de oorspronkelijke verwachting de ontwikkeling van een depressie onder-

schatte. Op basis van het waterdampbeeld is een aanpassing van de analyse toegepast. Deze bleek niet perfect, maar wel een verbetering, en wordt verder besproken in het licht van de ensembleaanpak. Waterdampbeelden Waterdampbeelden geven informatie over de hoogte van de tropopauze en daarmee over de locatie van depressies en de straalstroom. De troposfeer bevat nagenoeg alle waterdamp. Daarom geldt in een eerste benadering dat de waargenomen straling in het waterdampkanaal afkomstig is van de top van de troposfeer. Omdat de temperatuur van de atmosfeer afneemt met de hoogte, impliceert een hoge stralingstemperatuur (donker in waterdampbeeld) een lage hoogte van de tropopauze en een lage stralingstemperatuur (wit in waterdampbeeld) een hoge tropopauze. Geprononceerde, langgerekte zwart-witcontrasten in het waterdampbeeld geven de ligging van de straalstroom aan. Figuur 1 illustreert dit. Door hun hoge ruimtelijke resolutie en beschikbaarheid over een groot gebied zijn deze waterdampbeelden een waardevolle aanvulling op conventionele waarnemingen. Hoge wolken kunnen echter de relatie tussen stralingstemperatuur en tropopauzehoogte verstoren. Bij de interpretatie van waterdampbeelden

moet men hiermee rekening houden. Potentiële vorticiteit De dynamische tropopauze wordt gekenmerkt door een scherpe overgang in potentiële vorticiteit (PV) van ongeveer 1 PVU in de troposfeer naar 3 PVU in de stratosfeer (PVU: potential vorticity unit, 10-6 m2 s-1 K kg-1). De PV is, in de hydrostatische benadering, evenredig met de verticale gradiënt van de potentiële temperatuur (θ) en met de absolute vorticiteit van het windveld. Het verloop van θ met de druk is veel steiler in de stratosfeer dan in de troposfeer, dit zorgt voor de steile overgang rond de tropopauze. PV is in een redelijke benadering een materieel behouden grootheid en kan, net als specifieke vochtigheid, als tracer worden gebruikt. Door de PV van een weeranalyse te berekenen en het resultaat op een oppervlak van constante θ te vergelijken met het waterdampbeeld kan nagegaan worden of de weeranalyse op essentiële punten afwijkt; daar is de analyse mogelijk niet in orde. Het boek van Santurette en Georgiev (2005) bespreekt vele praktijkvoorbeelden. Als een afwijking zich voordoet, dan ligt het in de rede om de PV van de analyse op deze locatie aan te passen en het model een nieuwe verwachting te laten berekenen. Het mooie is daarbij dat PV

Figuur 1. Doorsnede van de atmosfeer met contouren van potentiële temperatuur (θ), de tropopauzestructuur, en bovenin in grijswaarden het waterdampbeeld. Links een lagedrukgebied, dat als een zwart gebied in een satellietbeeld wordt gezien, rechts een vouw in de tropopauze die resulteert in een sterk zwart-witcontrast in het satellietbeeld. Als een lijn (vlak) van constante θ de tropopauze doorsnijdt, worden langs deze lijn in de stratosfeer hoge θwaarden gevonden en in de troposfeer lage waarden. Figuren met dank aan N. Roberts. 4

METEOROLOGICA 1 - 2007


Figuur 2. HIRLAM-analyses (boven) en -verwachtingen (onder). Boven: contouren van PV op het 315 K isentrope oppervlak, 7 november 2005 00 UTC, gecombineerd met het waterdampbeeld van 01 UTC (het beeld van 00 UTC was niet beschikbaar). PV contouren iedere 1 PVU, zwart ≥≥5 PVU, wit ≤≤ 4 PVU. In de figuur linksboven wijst de witte pijl naar de ‘cloud head’, de zwarte naar de droge intrusie. Onder: druk op zeeniveau, verwachting van 00 UTC voor 18 UTC. Links: operationele HIRLAM-analyse en verwachting, midden: aangepaste analyse en verwachting, rechts: een variant op de oorspronkelijke aanpassing.

weer terugvertaald kan worden naar de dynamische variabelen temperatuur en wind. Omdat de relatie tussen waterdampbeelden en PV complex is, is interpretatie door een meteoroloog essentieel voor een zinvolle aanpassing. Op het KNMI is een methode ontwikkeld om een numerieke weeranalyse aan te passen en een nieuwe verwachting te berekenen (zie Verkley et al. 2005, Verkley 2005). Een geval van snelle cyclogenese Op 7 november 2005 ontwikkelde zich boven de Atlantische Oceaan een sterke depressie die rond 18 UTC voor de kust van Ierland aankwam. De sterkte van de depressie werd door het operationele model (HIRLAM) flink onderschat; de verwachte kerndruk bleek uiteindelijk 10 hPa te hoog. Operationeel meteorologen merkten op dat de structuur van het PVveld in de analyse van 00 UTC slecht overeenkwam met het waterdampbeeld, waarin het beginstadium van een storm te herkennen is. Dit is te zien in figuur 2, linksboven. De volgende elementen vallen hierin op: • de straalstroom, te herkennen aan de dicht opeen liggende PV-isolijnen, ligt te noordelijk ten opzichte van de zwart-witcontrasten in het waterdampbeeld • er is geen verdere PV-structuur waar een lokaal maximum in de droge intrusie en een minimum in de 'cloud head' verwacht worden op grond van conceptuele

modellen. De operationele verwachting voor 18 UTC, in termen van de druk op gemiddeld zeeniveau, is te zien in figuur 2, linksonder. Dit geval is achteraf nader bestudeerd. De analyse is aangepast door PV rond de straalstroom te verschuiven. De PV in een kolom (cirkel met straal 8˚) rond 48.8˚ N 32.0˚ W is verplaatst naar 46.0˚ N 30.3˚ W. De PV van de nieuwe analyse is te zien in figuur 2 (midden boven), samen met de nieuwe verwachting van de gronddruk voor 18 UTC (midden onder). Als referentie geven we ook van het ECMWF-model de analyse

(figuur 4 linksboven) en de verwachting voor 18 UTC (figuur 4 linksonder). Het verloop van de kerndruk voor de analyses van HIRLAM, de aangepaste analyse en het ECWMF-model is te volgen in figuur 3. De kerndruk in de aangepaste verwachting wordt nu iets te laag. De daling vlakt af na 24 uur (net buiten de figuur). Hiermee komt de druk wel veel dichter in de buurt van de verifiërende analyse en ook de locatie van de depressie is in orde. De ECMWF-verwachting gaf in dit geval een goede beschrijving van de werkelijke ontwikkeling. Later in dit artikel gebruiken we ook het ECMWF-ensemble om onze methode in

Figuur 3. Druk op zeeniveau in het centrum van de zich ontwikkelende depressie. Analyses (an) en verwachtingen (fc) van diverse modellen. METEOROLOGICA 1 - 2007

5


6

METEOROLOGICA 1 - 2007


Figuur 4. ECMWF-analyses (boven) en –verwachtingen (onder). Boven: contouren van PV op het 315 K isentrope vlak, 7 november 2005 00 UTC, gecombineerd met het waterdampbeeld van 01 UTC. PV contouren iedere 1 PVU, zwart ≥ 5 PVU, wit ≤≤≤ 4 PVU. Onder: druk op zeeniveau, verwachting van 00 UTC voor 18 UTC. Links: operationele ECMWF-analyse en verwachting, midden en rechts: hetzelfde voor twee leden van het ECMWF-ensemble.

perspectief te plaatsen. Het effect van de aanpassing De aanpassing heeft in de nieuwe analyse gezorgd voor een ander verloop van de straalstroom. Maar ook nabij het aardoppervlak ontstond een significante verandering: de temperatuur werd iets lager (1 tot 2 K) en de vorticiteit nam iets toe. Het vochtveld wordt door de methode niet veranderd. In de eerste uren van de nieuwe verwachting werd extra neerslag gevonden. Mogelijk heeft de temperatuursverlaging in de analyse gezorgd voor extra condensatie en het vrijkomen van latente warmte, waardoor de depressie beter kon groeien. Het lagedrukgebied zoals berekend in de beide HIRLAM-verwachtingen hangt vooral samen met een wat hogere PV onder in de atmosfeer in plaats van een depressie van de tropopauze. In de ECMWFverwachting is die hogere PV onder in de atmosfeer ook aanwezig, maar deze gaat wisselwerken met een depressie van de tropopauze die in de ECMWFverwachting wel maar in de HIRLAMverwachtingen niet aanwezig was. De lagere tropopauze was ook zichtbaar in de analyse van 18 UTC. Nadere details zijn te vinden in Manders et al. (2006). Gevoeligheid Om te testen of de verwachting gevoelig is voor de precieze aanpassing zijn twee variaties (exp2 en exp3) toege-

past. Deze simuleren de verschillen die kunnen ontstaan als twee meteorologen onafhankelijk van elkaar hetzelfde geval bekijken: als het goed is, hebben ze hetzelfde idee over een aanpassing, maar ze zullen niet op exact dezelfde verandering uitkomen. In exp2 is de verstoring net iets westelijker aangebracht. Een gebied met straal 10˚ rond 50.0˚ N 34.0˚ W is verplaatst naar 46.0˚ N 32.0˚W (figuur 2, rechts). De kerndruk werd wel lager dan in de oorspronkelijke run maar niet laag genoeg (zie figuur 3). De positie van de depressie bleek minder goed voorspeld. Exp3 bestond uit een verplaatsing van 49.5˚ N 32.0˚ W naar 46.5˚ N 31.0˚ W, ook in een gebied met straal 10˚. Hiervoor was het resultaat ongeveer gelijk aan de eerste aanpassing en het resultaat wordt daarom niet apart getoond. Vergelijking met het ECMWFensemble Om te onderzoeken hoe de aanpassingen zich verhouden tot een ensemble vergelijken we de resultaten met het ensemble van het ECMWF. Het ECMWF-ensemble wordt bepaald op basis van kleine veranderingen van een analyse die in een 48-uursverwachting maximale consequenties hebben. De PV van de analyse om 00 UTC en de twee ensembleleden die de sterkste en zwakste depressie na 18 uur gaven zijn in figuur 4 te zien, net als de resulterende druk op zeeniveau na 18 uur. De PV-structuren rond de plaats

waar we de HIRLAM-analyse hebben aangepast, zijn anders dan in HIRLAM en kwantitatief verschillend van elkaar. Maar het is niet goed te zeggen welke analyse nu beter past bij het waterdampbeeld. De resulterende verwachtingen laten een groot verschil in kerndruk zien. Ensemblelid 43 lijkt in ontwikkeling sterk op de originele HIRLAM-verwachting. Het andere ensemblelid (44), gebaseerd op de verstoring met tegengesteld teken, geeft juist een te sterke depressie. De oorspronkelijke HIRLAM-analyse zit dus aan de rand van het ECMWF-ensemble. De gemodificeerde analyses vallen ergens in het midden van het ensemble qua sterkte en positie. Dit betekent dat de aanpassingen die we hebben gedaan niet onrealistisch zijn. Conclusies Hoewel de PV-aanpassing de weeranalyse niet in alle opzichten heeft kunnen corrigeren, leverde ze toch een goede bijdrage aan een inschatting van mogelijke ontwikkelingen. De aanpassing en de variaties hierop zouden als ensembleleden gezien kunnen worden. In tegenstelling tot de klassieke methoden om een ensemble te genereren wordt hierbij de ervaring van een meteoroloog benut. Ook als er geen duidelijk verschil is tussen waterdampbeeld en PV kan het nuttig zijn hiermee te experimenteren. In METEOROLOGICA 1 - 2007

7


het geval dat door Verkley (2005) wordt beschreven, was de PV-structuur goed maar de sterkte niet, zodat een onnauwkeurige analyse slecht te herkennen is. Over de generatie van korte-termijnensembles is nog niet veel bekend. Homar et al. (2006) laten zien dat het gebruik van de ervaring van een meteoroloog toegevoegde waarde heeft bij het opstellen van een ensemble. De hier besproken methode op basis van PV en waterdamp-

beelden zou een bijdrage kunnen leveren aan het maken van een korte-termijnensemble voor HIRLAM. Met dank aan verschillende KNMI-collega’s. Literatuur Demirtas, M. en Thorpe, A.L., 1999: Sensitivity of shortrange weather forecasts to local potential vorticity observations, Month. Wea. Rev., 127, 922-939. Homar, V., Stensrud, D.J., Levit, J.J. en Bright, D.R., 2006: Value of human-generated perturbations in short-range

ensemble forecasts of severe weather, Weather and forecasting, 121, 347-363. Manders, A.M.M., Verkley, W.T.M., Diepeveen, J.J. en Moene, A.R., 2006: Investigation of a case of rapid cyclogenesis using a potential vorticity modification method, ingezonden naar Q.J. R. Meteorol. Soc. Santurette, P. and Georgiev, C., 2005: Weather analysis and forecasting, Elsevier. Verkley, W.T.M., Vosbeek,P.W.C. and Moene, A.R., 2005: Manually adjusting a numerical weather analysis in terms of potential vorticity using three-dimensional variational data-assimilation, Q.J.R. Meteorol. Soc., 131, 1713-1736. Verkley, W.T.M., 2005: Handmatig aanpassen van een numerieke weersanalyse, Meteorologica, 14 no.4, 11-14.

40 Jaar ontwikkeling in de operationele meteorologie DEEL 3: WERKMETHODEN EN DE ROL VAN DE METEOROLOOG RUUD IVENS (EX-KNMI) De operationele meteorologie heeft de afgelopen 40 jaar een grote ontwikkeling doorgemaakt. Enerzijds als gevolg van de toegenomen kennis voortkomend uit meteorologisch onderzoek, anderzijds door toepassing van een zich steeds verder ontwikkelende technologie, waardoor deze nieuwe kennis voor praktisch gebruik beschikbaar kon komen. Denk bij dat laatste vooral aan de exponentiële ontwikkeling in de rekenkracht van computers, waardoor rekenmodellen bijna real-time de toestand van de atmosfeer met grote nauwkeurigheid kunnen beschrijven en voorspellen tot ruim een week vooruit. Ook niet te vergeten: de snelle wereldwijde datacommunicatie en gegevenspresentatie. Deze ontwikkelingen hebben vanzelfsprekend hun sporen nagelaten in de werkmethoden van de operationeel meteoroloog en een onafwendbare invloed gehad op de rol van de meteoroloog in operationele processen bij het totstandkomen van de weersverwachting. Daarover gaat dit laatste deel. Ik wijs er op dat het geen nauwgezette historische uiteenzetting wordt. De nadruk ligt vooral op verschillen tussen toen en nu, juist om de stormachtige ontwikkeling te benadrukken die zich binnen één meteorologengeneratie heeft voltrokken. Het “edele” handwerk Rond 1965 werkte de operationeel meteoroloog geheel aan de hand van weerkaarten op groot papierformaat (veelal A1) met daarop de in de vorige aflevering beschreven weerinformatie (plotjes van waarnemingen). Om deze gegevens te kunnen interpreteren en om te vormen tot een fatsoenlijke weersverwachting beschikte de meteoroloog uitsluitend over de volgende gereedschappen: potlood, gum, veger, analyseschaaltje (figuren 1 en 2) en inzicht in de samenhang tussen weerselementen en –verschijnselen. Dat laatste werd voornamelijk verkregen door middel van een ongeveer

half jaar durende doelgerichte opleiding, gevolgd door een drie maanden durende praktijkstage. De praktijkstage diende tevens als toetsing of de aankomend meteoroloog wel echt geschikt was voor het vak. In die praktijkstage bleek dat de meteoroloog bovendien nog diende te beschikken over de nodige intuïtie voor kleine aanwijzingen op de weerkaart, die grote gevolgen konden hebben voor de weersverwachting. Wie daar niet over beschikte haakte meestal binnen een jaar af. Ook niet te vergeten: de pas opgeleide meteoroloog diende uitspraken van oude rotten in het vak voor waar aan te nemen en diens adviezen zonder tegenspraak op te volgen. Afwijkende meningen mochten alleen vastgelegd worden in weddenschappen met als inzet een “reep”, maar kwamen nimmer in de weersverwachtingen terecht!

De methoden De eerste fase van het Figuur 1. Gereedschap ten behoeve van de weerkaartanalyse in edele handwerk bestond 1965. uit het produceren van 8

METEOROLOGICA 1 - 2007

een degelijk en kunstig geanalyseerde weerkaart. Het gehanteerde uitgangspunt was dat zonder een juiste weerkaartanalyse geen goede weersverwachting mogelijk was. De weerkaartanalyse werd opgebouwd volgens het “Noorse School Model”, waarin de verbanden tussen de afwisseling van luchtsoorten en de daarmee verband houdende weersontwikkelingen wordt beschreven (figuur 3). De volgende fase in dat proces bestond uit het maken van prognostische weerkaarten, waarbij een tweetal methoden vrij succesvol waren. Voor de korte verwachtingstermijn – tot 18 uur vooruit – was dat een combinatie van het volgen van “isochronen” voor de beweging van weersystemen en het gebruik van de luchtdruktendensen voor de te verwachten luchtdrukverandering in depressie of hogedrukgebieden. Dit werd veelal gecombineerd door opeenvolgende weerkaarten over elkaar op een lichtbak te leggen (figuur 4). Bij verwachtingen voor wolken- en neerslagvorming werd over een groot gebied de verticale structuur van de atmosfeer (TEMP’s) grondig geanalyseerd. Ten behoeve van de luchtvaart was dit laatste tevens van belang voor verwachtingen ten aanzien van ijsaanzetting en turbulentie. Voor de


Figuur 2. Een analyseschaaltje. Hiermee werd onder meer de relatie tussen windsnelheid en luchtdrukgradiënt (isobarenafstand) bepaald, belangrijk voor gebieden met een geringe dichtheid van waarneemstations.

middellange termijn – tot 36 uur vooruit – werden met behulp van de “stuurlijnenmethode” prognostische weerkaarten geproduceerd (zie kader).

Figuur 3. Een degelijk geanalyseerde weerkaart.

deden numerieke modellen hun intrede in de operationele meteorologie ten behoeve van de analyse en prognostiek. Weliswaar waren methoden om de ontwikkelingen in de atmosfeer numeriek te berekenen Met het produceren van prognostische al decennialang bekend, maar de weerkaarten alleen ben je er natuurlijk operationele toepassing daarvan heeft nog niet. Daar hoort interpretatie naar het moeten wachten tot de rekenmachines verwachte weerbeeld op te volgen. Voor qua capaciteit en snelheid voldoende de windverwachting was dat afdoende, geëvolueerd waren. De aanvankelijk maar voor het bijbehorende weer was toegepaste rekenmodellen waren nog nog het een en ander toe te voegen. Ten zeer grofmazig, bijvoorbeeld met een eerste had je daartoe de uit onderzoek verticale resolutie van 2 tot maximaal verkregen of op ervaring gebaseerde 4 lagen en horizontaal rekenend op een vuistregels. Veel van die vuistregels wer- rooster met afstanden van 200 tot 300 km. den tijdens de opleiding al ingeprent. De voorspeltermijn met deze numerieke Ook mondelinge overlevering van vuist- modellen ging nog steeds niet verder regels speelde in de dagelijkse praktijk vooruit dan 36 uur. Een belangrijke een rol, soms fysisch niet of moeilijk te oorzaak voor de nog steeds zodanig verklaren. Daarnaast beschikten de weer- beperkte voorspeltermijn was het feit kamermeteorologen over een beperkte dat de rekenformules voor de toenmalige set van statistische methoden voor onder- computers allerlei versimpelingen meer temperatuur, zonneschijn/bewol- dienden te ondergaan, gewoon omdat de machines het anders nog niet aan konden. king, neerslag-, resp. onweerskans. Als gevolg van die versimpelingen liepen De numerieke modellen de resultaten van de berekeningen al na 24 Al in het midden van de jaren zestig uur voorspeltermijn behoorlijk bezijden de werkelijkheid. Bovendien werden de rekenresultaten na elke rekenstap enigszins gladgestreken om rekeninstabiliteiten te voorkomen. De interpretatie van de numerieke modelberekeningen naar het bijbehorende weer ging nog op dezelfde wijze als bij de hiervoor beschreven handFiguur 4. Weerkaart met isochronen op de lichtbak. matige methode.

Een eerste uitbreiding van de verwachtingstermijn Vanaf 1970 kregen de meteorologen de beschikking over de numerieke prognoses van het meer geavanceerde model van het NMC (Washington). Dit rekende tot 72 uur vooruit. Daarmee werd het mogelijk verwachtingen tot 3 dagen vooruit te produceren. De ruwe computerkaarten werden handmatig bewerkt tot traditionele werkkaarten, alvorens er een weersverwachting aan werd gekoppeld (figuur 5). Aangezien er voor een dergelijke lange termijn nog onvoldoende statistische methoden bestonden, werd het bijbehorende weer bepaald aan de hand van “analogen”; men zocht in de archieven naar weersituaties in het verleden met een (bijna) vergelijkbare ontwikkeling en het daarbij behorende weer en dat elke dag opnieuw, een bewerkelijk proces! De grote doorbraak: het ECMWF De oprichting van het Europese Centrum voor middellange termijn verwachtingen (ECMWF) in 1975 stelde een groot aantal Europese weerinstituten in staat om in onderlinge samenwerking een geavanceerd mondiaal rekenend verwachtingsmodel te ontwikkelen. Dat model rekende met voor die tijd revolutionaire nauwkeurigheid tot 168 uur vooruit de atmosferische toestand door. Daarmee werd het mogelijk vrij betrouwbare weersverwachtingen tot 5 dagen vooruit te produceren. Met de komst van deze modelverwachtingen werd de noodzaak van ondersteuning bij de interpretatie van de uitkomsten door statistische methoden onder ogen gezien. Op basis van Model Output Statistics (MOS) kwamen de “Gidsverwachtingen” in gebruik. Deze kreeg de meteoroloog samen met de deterministische modelverwachtingen METEOROLOGICA 1 - 2007

9


kleinere landen bestond de behoefte aan een eigen verwachtingsmodel, in elk geval voor de korte termijn en voor een kleiner rekengebied. De belangrijkste reden was dat de tijdsresolutie van de uitvoer van de grootschalige modellen te grof was voor gedetailleerde lokale verwachtingen.

Figuur 5. Handgemaakte prognosekaarten op basis van het NMC-model.

aangeboden en hielpen bijzonder goed bij het vertalen van de modeluitvoer naar bruikbare weersverwachtingen. Naarmate er steeds krachtiger rekenmachines beschikbaar kwamen werd het ECMWF-model steeds verder verfijnd, zowel wat betreft de parameterisatie als het rekenrooster en het aantal verticale lagen. Dit evolueerde eind vorige eeuw

tot een model dat tot 240 uur vooruit rekent. Deze berekeningen worden inmiddels tevens een vijftigtal maal overgedaan met steeds een iets gewijzigde begintoestand. De daarop gebaseerde verwachtingsmethode heet het Ensemble Prediction System (EPS). Dit levert het nodige inzicht met betrekking tot de betrouwbaarheid van de verwachting en mogelijke spreiding in de berekening van de toekomstige weerstoestand. Zie, als voorbeeld, figuur 6. Ook biedt dit een uitmuntende basis voor kansverwachtingen.

Figuur 6. Voorbeeld van presentatie van EPS, de zogenaamde “Pluim”. 10

METEOROLOGICA 1 - 2007

Iedere natie haar eigen numeriek model Los van de grootschalige Europese samenwerking binnen het ECMWF hebben de meeste Europese landen ook eigen numerieke verwachtingsmodellen ontwikkeld. Enkele grote landen, met name de weerdiensten van Groot-Brittannië, Duitsland en Frankrijk, ontwikkelden operationele rekenmodellen die aangaande een verwachtingstermijn tot 3 à 4 dagen vooruit kunnen concurreren met het ECMWFmodel. Ook in de

In Nederland leidde dat in de jaren zeventig tot het gebruik van rekenmodellen uit de “BK-serie”, gemeten met de huidige maatstaven zeer primitief, maar ze gaven toch nuttige ondersteuning bij het opstellen van verwachtingen en waarschuwingen tot 36 uur vooruit. Eind jaren tachtig kwam VIMOLA. Dat model ontleent haar kracht aan een optimale benutting van de windwaarnemingen met zo weinig mogelijk “gladstrijken” en is zeer kleinschalig. Een nadeel van dat model is dat de wind en de luchtdrukgradiënt niet altijd in balans zijn, met het gevolg dat kleine verstoringen in het windveld explosief kunnen groeien. Dit model is daarom vooral van nut voor de korte termijn windverwachtingen en –waarschuwingen, tot maximaal 9 uur vooruit. Min of meer tegelijkertijd besloot een aantal kleinere Europese landen, waaronder Nederland, tot de gezamenlijke ontwikkeling van HiRLAM (High Resolution Limited Area Model). Dit model, dat rekent tot 48 uur vooruit, gaat de concurrentie aan met de numerieke modellen die eerder genoemde grote landen voor eigen gebruik zelfstandig hebben ontwikkeld. Het HiRLAM is in de tussentijd steeds verder ontwikkeld en er verschijnen regelmatig nieuwe versies met weer meer mogelijkheden qua berekende uitvoerparameters en kleinschaliger resoluties. “Conceptuele” modellen Anders dan bij de numerieke rekenmodellen het geval is, dienen de concep-

Figuur 7. Conceptueel model, al driekwart eeuw in gebruik: het frontenmodel volgens de Noorse School.


Figuur 9. De meteorologenwerkplek tussen 1965 en 1995.

tuele modellen niet zozeer een ondersteuning van de weersverwachtingen voor enkele dagen vooruit, maar eerder de verbetering van de analyse van de actuele atmosfeertoestand en de zeer korte termijn weersverwachtingen, de “Nowcasting”. Uitgangspunt bij de conceptuele modellen is de samenhang van fysische atmosfeerparameters onderling en hoe die samenhang zich manifesteert in waarneembare fenomenen, bijvoorDe stuurlijnenmethode De stuurlijnenmethode voor de verwachte verplaatsing van kleinschalige weersystemen tot maximaal 36 uren vooruit was gebaseerd op de gemiddelde stroming op 500 hPa (figuur 11). Het werkte als volgt. Op de analysekaart van 500 hPa werden de buigpunten van dezelfde isohyps (hoogtelijn) met elkaar verbonden (de stippellijnen op de afbeelding). Op deze wijze zijn de kleine verstoringen uitgefilterd. Met de aldus verkregen “gemiddelde” hoogtekaart werd de verplaatsingsvector bepaald. Heel simpel, al kwam er wel wat ervaring bij kijken. Met name de bepaling of een weersysteem gestuurd werd door de stroming op 500 hPa of juist zelf een sturend systeem was vergde de nodige praktijkervaring. Ook diende men er rekening mee te houden dat een uitdiepende randdepressie in de loop van de ontwikkeling medesturend werd met als gevolg een afbuiging naar links ten opzichte van de gemiddelde stroming.

Figuur 11. Stuurlijnenmethode (zie tekst).

Figuur 10. De meteorologenwerkplek nu.

beeld bepaalde typeringen van wolkenformaties of weertyperingen. Bij elk conceptueel model past ook weer een meest waarschijnlijke verwachting voor de korte termijn qua ontwikkeling ervan. Op zich zijn conceptuele modellen niet nieuw: ze zijn gebaseerd op veelal reeds decennialang bestaande wetenschappelijke theorieën. Maar juist de rekenkracht van de voor operationeel gebruik ingezette computers biedt sinds kort de mogelijkheid tot toepassing in de dagelijkse weerdienstoperatie. Overigens, de toepassing van conceptuele modellen is echt niet van de laatste tijd. Immers, het Noorse School Model is ook een conceptueel model en wordt al driekwart eeuw toegepast in de operationele meteorologie (figuur 7). Frappant is trouwens dat dit model nu ook net het enige is dat via de nieuwsmedia tot het algemene publiek is doorgedrongen. Het aantal conceptuele modellen dat geschikt is voor gebruik in de weerkamers is inmiddels aangegroeid tot ruim 25 en die ontwikkeling gaat maar door. Zie bijvoorbeeld figuur 8 (zie achterzijde). De weerkamermeteoroloog In de afgelopen 40 jaren zijn zowel de werkplek van de meteoroloog in de weerkamer als ook zijn rol in het proces van de weersverwachtingen ingrijpend veranderd. We hebben dat al gezien in het stukje over de werkmethoden. De veranderingen in de werkomstandigheden zijn niet steeds zonder slag of stoot tot stand gekomen. Er is veel vergaderd om tot de huidige werksituatie te komen, ruw geschat rond de 15.000 manuren. En dan heb ik het alleen maar over het aan de veranderingen gewijde werkoverleg en de voorbereidingen daartoe. Daarbij komen dan nog de vergaderingen rond de projecten die de veranderingen realiseerbaar moesten maken. Ook zie je dat elke belangrijke stap in het veranderproces aanleiding geeft tot uitval van personeel, hetgeen overigens beslist niet

uniek is voor de meteorologische wereld. Gelukkig mogen we constateren dat al de veranderingen telkens ook tot verbetering van de weersverwachtingen hebben geleid, de sombere bespiegelingen vooraf door de gevestigde orde ten spijt. De werkplek Voor een buitenstaander is de verandering van de werkplek van de meteoroloog het meest in het oog lopend. Alle hiervoor beschreven ontwikkelingen hebben geleid tot een werkplekevolutie van tafels met schrijfmachines, lichtbakken, aflegtafels voor weerkaarten en archiefkasten vol met naslagwerken naar een werkstation met meerdere beeldschermen en hooguit enkele handleidingen. Het analysepotlood is vervangen door de computermuis, waarbij kan worden aangetekend dat de computer het leeuwendeel van het analysewerk heeft overgenomen (figuren 9 en 10). De karakteristiek van de meteoroloog Tot besluit wil ik nog een korte schets geven van de verandering van de rol van de meteoroloog in de operationele meteorologie door middel van karakteristieken van toen en nu. De meteoroloog rond 1965 kan worden gekarakteriseerd met: ambachtsman, kunstenaar, specialist, (soms) halfgod en, voor de buitenwereld vaak, magiër. De meteoroloog van nu met: vakman, interpretator, allrounder, weer(model)bewaker, communicator. En dat zal vast niet zo blijven. Velen zien de rol van de meteoroloog in de weerkamer in de toekomst verder afkalven omdat steeds meer routinewerk door machines wordt overgenomen. Blijft over dat die machines wel moeten worden gevoed met kennis. Een verschuiving van de operationeel meteoroloog naar toegepast wetenschapper en methodiekontwikkelaar ligt dan ook voor de hand. En wat is daar op tegen? METEOROLOGICA 1 - 2007

11


Uw partner in Meteo en Klimaat! Handels- en Ingenieursbureau Bakker & Co levert een scala aan meetoplossingen en meetinstrumenten op het gebied van meteorologie en klimatologie. Van instrumenten, sensoren tot complete weerstations inclusief data acquisitie en software voor toepassingen in de industrie, offshore en gebouwautomatisering. Meteorologische sensoren ��Windrichting / windsnelheid ��Temperatuur ��Luchtvochtigheid ��Atmosferische druk ��Zon intensiteit ��Neerslag

Handels- en Ingenieursbureau Bakker & Co., Industrieterrein “de Geer”, Gildenweg 3 Postbus 1235, 3330 CE Zwijndrecht. Tel. 078-610 16 66, Fax. 078-610 04 62 E-mail meettechniek@bakker-co.com www.bakker-co.com

12

METEOROLOGICA 1 - 2007


Het Buys Ballot symposium 2006 JULES BEERSMA1, WILLEM JAN VAN DE BERG2, JEROEN DERKSEN2, PETER KUIPERS MUNNEKE2, JENNIFER MATHIES2, AART OVEREEM1, GERBEN PIETERSE2, JOEL SCHRÖTER3, IVAN VIGANO2, NICOLETTE VIS-STAR2, EN GERT-JAN STEENEVELD3 (1 KNMI; 2 IMAU; 3 WAGENINGEN UNIVERSITEIT) De Nederlandse onderzoeksgroepen op het gebied van meteorologie, atmosferische chemie, ijs en klimaat, oceanografie en kustdynamica zijn verenigd in de Buys Ballot onderzoeksschool. Hierin worden promovendi opgeleid en begeleid bij hun onderzoek. De onderzoeksschool organiseert elke herfst een driedaags symposium waar promovendi en postdocs van het KNMI, IMAU, SRON en Wageningen Universiteit hun onderzoeksresultaten presenteren. Dit jaar kwamen zij tezamen in Vlissingen. Hieronder doet een selectie van de deelnemers verslag van haar onderzoeksresultaten. Bootstrap betrouwbaarheidsintervallen voor extreme droogte in Nederland (Jules Beersma en Adri Buishand, KNMI) Als maat voor de droogte in Nederland beschouwen we het maximale neerslagtekort gedurende het groeiseizoen. In droge zomers kan het neerslagtekort tot ver boven de 200 mm oplopen. De zomer van 1976 spant de kroon met ruim 360 mm gemiddeld over Nederland. Een extreme-waarden-analyse voor zes districten in Nederland laat zien dat de kansverdeling van het maximale neerslagtekort sterk varieert binnen Nederland. Voor twee van de zes districten wordt in een Gumbel-plot (figuur 1) het verband weergegeven tussen de hoogte van het neerslagtekort en de herhalingstijd. Deze figuur toont een duidelijk systematisch verschil tussen beide districten maar ook het gemeenschappelijk naar boven buigen van beide verdelingen bij hoge neerslagtekorten. Deze ‘vorm’ van de verdeling laat zich het beste beschrijven door een tijdreeks-simulatie-model op basis van “nearest-neighbour resampling”. Om de onzekerheid in de herhalingstijd bij een gegeven neerslagtekort (of andersom) te bepalen is de zogenaamde Bootstrap-pro-

cedure gebruikt. Op basis van de breedte van de pluim van dunne lijnen in figuur 1 is voor elk van de zes districten een 90% betrouwbaarheidsinterval bepaald voor de herhalingstijd behorende bij het hoogst voorgekomen neerslagtekort (in de periode 1906-2000). Gemiddeld over de zes districten is dit betrouwbaarheidsinterval, bij de gevolgde methode, een factor 2 kleiner dan theoretisch verwacht (figuur 2). Het onderzoek dat is uitgevoerd ten behoeve van de “Droogtestudie Nederland” (http://www.droogtestudie. nl) wordt in detail beschreven in [1].

Figuur 2. De 90% betrouwbaarheidsintervallen voor de herhalingstijd van het hoogste neerslagtekort in 95 jaar.

[1] Beersma, J.J. and T.A. Buishand, 2006: Drought in the Netherlands – Regional frequency analysis versus time series simulation. Submitted to Journal of Hydrology. Zie ook http://www.knmi.nl/publicaties

De energiebalans van de atmosfeer van Antarctica (Willem Jan van de Berg1, Michiel van den Broeke1 en Erik van Meijgaard2, 1 IMAU, 2 KNMI) De wereld warmt op, en zo ook Antarctica. De waargenomen veranderingen zijn echter niet eenduidig, sommige gebieden warmen sterk op, andere koelen licht af. Om deze patronen te kunnen verklaren is inzicht nodig in de processen die de temperatuur van de atmosfeer boven Antarctica bepalen. Een voorbeeld van een dergelijk proces is afkoeling door het uitzenden van langgolvige straling. In een geavanceerd klimaatmodel worden de gevolgen van al deze processen berekend om de ontwikkeling van het weer te bepalen. Voor dit onderzoek is deze informatie Figuur 1. Gumbel plot van het neerslagtekort voor twee van de zes districvan het regioten. De Bootstrap procedure geeft een pluim van dunne grijze lijnen rondom nale atmosferisch een dikke lijn. klimaatmodel

Figuur 3. De forcering van luchttemperatuur in K/dag op het plateau van Antarctica gedurende de winter. De dominante energie-budgettermen zijn verticale turbulente menging (SHFD), netto emissie van langgolvige straling (LWD) en de advectie van energie door de grootschalige stroming (ADV).

RACMO geanalyseerd. Een voorbeeldresultaat is figuur 3. Deze figuur laat de verticale profielen zien van de dominante processen in de warmte-uitwisseling gedurende de winter, representatief voor het plateau van Oost Antarctica (ongeveer 3500 m boven zeeniveau). Het netto uitzenden van langgolvige straling (LWD) is een belangrijk afkoelend proces in de atmosfeer. Ook het oppervlak verliest op deze manier energie, en ter compensatie onttrekt het oppervlak energie aan de grenslaag door middel van turbulente menging (SHFD). Zo ontstaat de kenmerkende zeer koude grenslaag. Deze koude lucht stroomt van Antarctica af (katabatische winden), wat de grootschalige daling van lucht aandrijft. Deze METEOROLOGICA 1 - 2007

13


dalende lucht (Adv) levert vervolgens de energie om de afkoeling door LWD en SHFD ongedaan te maken. Met behulp van deze resultaten proberen we meer inzicht te krijgen in de processen die temperatuurveranderingen boven Antarctica bepalen. Aerosolen of dynamica: hoe wordt regen verkregen? (Jeroen Derksen, IMAU) Hoe wordt regen geformeerd? Deze vraag is in grote lijnen al beantwoord: wolkendruppels vormen zich, botsen met elkaar, totdat ze uit de wolk vallen en voilà, regen is een feit. Maar wat zijn de mechanismen hierachter? Druppeltjes vormen zich op aerosolen (in de lucht rondzwevende deeltjes), doordat waterdamp condenseert op die stofjes. Dat proces gaat door, totdat de druppels een straal hebben verkregen van ongeveer 20µm: bij die straal is het condensatieproces niet meer efficiënt genoeg om de druppel nog te laten groeien. Hoe meer aerosolen er in de lucht zweven (bijvoorbeeld door vervuiling), hoe meer druppeltjes er ontstaan. Het aanwezige waterdamp moet zich dan verdelen over meer druppels, wat inhoudt dat de druppels kleiner zullen blijven. Een wolk in een omgeving met veel aerosolen zal dus meer en kleinere druppels bevatten dan wanneer weinig aerosolen aanwezig zijn. Maar druppeltjes van 20µm zijn nog te licht om naar beneden te vallen als regen. Grotere druppels worden gevormd, doordat wolkendruppels met elkaar botsen en samenklonteren. Twee factoren zijn hierbij van belang: de variatie in grootte en onderlinge relatieve snelheid tussen botsende druppels. Turbulentie heeft, vooral door de tweede factor, een belangrijke invloed op het regenvormingsproces. De aerosolen bepalen dus het aantal en de initiële grootteverdeling van wolkendruppels, maar dan nemen andere mechanismen het over om de regen te vormen. De onderzoeksvraag is: zijn die aerosolen wel belangrijk, of is de dynamiek zo’n overheersend proces dat de initiële verdeling er niet toe doet? Het albedo van sneeuw (Peter Kuipers Munneke, IMAU) Omdat sneeuw in grote delen van het zonnespectrum vrijwel alle invallende straling reflecteert, is het albedo van een sneeuwoppervlak hoog. Het is echter niet constant: uit metingen op gletsjers en ijskappen blijkt het albedo van schone sneeuw te variëren tussen de 0.80 en 0.95. Dat betekent dat de hoeveelheid 14

METEOROLOGICA 1 - 2007

Figuur 4. Het stralingsmodel toont de positieve invloed van kleine sneeuwkorrels, aanwezigheid van bewolking en een laagstaande zon op het albedo van sneeuw.

geabsorbeerde zonnestraling 5 tot 20% van het invallende zonlicht bedraagt, een factor 4 verschil! Kleine variaties in het sneeuwalbedo hebben dus een enorme invloed op de hoeveelheid energie die beschikbaar is voor opwarming en afsmelting van het sneeuwoppervlak. Het blijkt dat het sneeuwalbedo voor een belangrijk deel afhangt van (1) de grootte van de sneeuwkorrels, (2) de zonnehoek, en (3) de bewolkingsgraad. Grote sneeuwkorrels verstrooien het zonlicht dieper in de sneeuwlaag, waardoor de absorptie toe- en het albedo afneemt. Om dezelfde reden is het gemeten albedo lager als de zon hoog aan de hemel staat. Bewolking ten slotte zorgt ervoor dat golflengtes waarvoor het albedo van sneeuw laag is (in het nabije infrarood) worden weggefilterd, waardoor effectief het gemeten albedo toeneemt. Een stralingsmodel, dat bewolking en sneeuw beschrijft als een medium met verstrooiende ijskristallen, kan een helderder licht werpen op deze materie. De eerste modelresultaten bevestigen kwalitatief de hierboven beschreven verbanden (zie figuur 4). Toekomstig onderzoek kan de representatie van sneeuwoppervlakken in weermodellen verbeteren, en in het algemeen het begrip over de stralingsbalans van gletsjers en ijskappen verbeteren. Zie http://www.phys.uu.nl/~kuipersm voor meer details over dit onderzoek. Aerosolactivatie: een combinatie van een computersimulatie en experimenten in de wolkenkamer (Jennifer Mathies, IMAU) Er bestaat een scala aan indirecte aerosoleffecten, waarbij aerosolen via hun rol bij het ontstaan van wolken de stralingsbalans van de aarde beïnvloeden. Door onder meer de veelheid van effecten, de complexe microfysica en chemie en de lokale variatie van de aerosolsamenstelling is het moeilijk deze invloed te kwantificeren. Men vermoedt dat het totale indirecte aerosoleffect verkoelend

is, maar over de precieze grootte heerst nog veel onzekerheid. Het is echter zeer belangrijk om dit effect kwantitatief te kunnen beschrijven, onder meer om op een goede wijze de klimaatgevoeligheid voor CO2 te kunnen vaststellen (zie figuur 5). In dit onderzoeksproject wordt gebruik gemaakt van een combinatie van een computersimulatie, waarin de groei van aerosolen onder invloed van een stijging van de relatieve vochtigheid door afkoeling wordt beschreven, en experimenten in de wolkenkamer. In de wolkenkamer wordt de eerste fase van de wolkvorming nagebootst en kan de groei van aerosol van verschillende grootte en chemische samenstelling onder omstandigheden die vergelijkbaar zijn met die in een echte wolk (in marine stratus, om precies te zijn) worden bestudeerd. De verwachting is dat uit het in overeenstemming brengen van simulatie en experiment een beter begrip van de microfysica en chemie en kwantitatieve informatie over de relatie tussen aerosolsamenstelling en druppelconcentratie en -grootteverdeling zal voortkomen. Onzekerheid in regenduurlijnen (Aart Overeem, KNMI) De statistiek van extreme regenval is belangrijk voor ontwerpdoeleinden in het waterbeheer en wordt vaak vastgelegd in regenduurlijnen. Regenduurlijnen beschrijven de regenhoeveelheid (kwantiel) als functie van de duur voor een gekozen gemiddelde herhalingstijd. Voor de afleiding van regenduurlijnen worden de jaarlijkse maximum regenhoeveelheden gebruikt, afkomstig van 12 neerslagstations in Nederland. Omdat geen regionale verschillen in de statistiek van jaarmaxima kunnen worden aangetoond,

Figuur 5. Klimaatgevoeligheid die nodig is om de gemeten opwarming van 1940 tot 2000 te verklaren als functie van de grootte van het verkoelende effect van de aanwezigheid van extra, antropogeen aerosol. De doorgetrokken lijn komt voort uit modelberekeningen waarbij een schatting van de warmtecapaciteit door Levitus et al., (2000) is gebruikt. De gestippelde lijnen geven de boven- en ondergrens van deze warmtecapaciteit aan (Uit: Andreae et al., 2005).


worden de 12 tijdreeksen gecombineerd in één reeks van 514 jaar. Op deze jaarmaxima wordt een gegeneraliseerde extreme-waarden (GEV) kansverdeling gefit voor duren van 1, 2, 4, 8, 12 en 24 uur afzonderlijk. Vervolgens worden de GEV-parameters beschreven als functie van de duur. Door substitutie van deze relaties in de kwantielfunctie van de GEV-verdeling, worden de regenduurlijnen afgeleid. De onzekerheid in de GEVparameters veroorzaakt onzekerheid in de regenduurlijnen. De bootstrap-methode wordt toegepast om deze onzekerheid te kwantificeren. Hiertoe wordt 104 keer een random steekproef met teruglegging uit de 514 jaarmaxima getrokken en wordt daarop een GEV-verdeling gefit, zodat 104 regenduurlijnen (kwantielen) kunnen worden afgeleid. De verdeling van deze kwantielen, en daarmee de onzekerheid in de regenduurlijn, kan worden beschreven met een lognormale verdeling (figuur 6). Het gebruik van een atmosferisch transportmodel voor de analyse van concentratie- en isotoopratiometingen voor moleculair waterstof (Gerben Pieterse en Thomas Röckmann, IMAU) Het EuroHydros-project heeft zich tot doel gesteld de mogelijke effecten van een waterstofeconomie op het klimaat te kwantificeren. Hiertoe dient onder andere door het verrichten van concentratie- en isotoopratiometingen de grootte van de bronnen en putten voor dit indirecte broeikasgas (zie figuur 7) nauwkeuriger te worden bepaald. Bronnen worden gekarakteriseerd met de isotoopverhouding (RM). Deze is gelijk aan de concentratie atomair waterstofdeuterium (HD) gedeeld door de concentratie atomair waterstof-waterstof (H2) en wordt doorgaans vergeleken met een

referentieverhouding (RVSMOW), resulterend in de zogenoemde ‘delta’-notatie (δD). Putten worden gekarakteriseerd met een isotoop fractioneringcoëfficiënt (α). Deze is een functie van een gegeven initiële concentratie en ratio (Ci en Ri) en dezelfde door isotoopfractionering veranderende grootheden (Cf en Rf). Om inzicht te krijgen in de informatie-inhoud van metingen die met hoge tijdsresolutie en dicht bij het aardoppervlak zullen worden verricht, zijn de te verwachten concentraties en verhoudingen met een atmosferisch transportmodel berekend voor enkele meetstations. De resultaten tonen aan dat de korte-termijnvariabiliteit van de metingen wordt verklaard door de meteorologie, emissies gerelateerd aan verbrandingsprocessen en emissies en depositie vanuit en naar de bodem. De lange-termijnvariabiliteit wordt verklaard door de overige atmosferische bronnen en putten. Advectieve invloed op de CO2-uitwisseling van een bos (Joël Schröter1, J. Ruppert1, A.C. Delany2, Th. Foken1, 1 Universität Bayreuth, nu: Wageningen Universiteit, 2 NCAR, Boulder, USA) De nachtelijke NEE (Net Ecosystem Exchange) van koolstof, bepaald door metingen van de turbulente flux en de opslag van CO2‚ wordt vaak onderschat op het fluxstation Waldstein Weidenbrunnen (Noord Beieren) net zoals bij vele andere boslocaties in complex terrein. Tot nog toe vermoedde men dat het niet gedetecteerde advectieve transport verantwoordelijk was voor het nachtelijke fluxtekort (Staebler et al., 2004). Om deze hypothese te testen zijn directe metingen van horizontale en verticale CO2-advectie uitgevoerd tijdens een intensieve meetcampagne in juli 2003. De waargenomen verticale en horizontale advectieve fluxen vertoonden een typi-

Figuur 7. Overzicht van de grootte van de belangrijkste bronnen (negatieve waarden) en putten (positieve waarden) voor waterstof (Tg jaar-1), respectievelijk met de isotoop ratio (δD) en de isotoop fractioneringcoëfficiënt (α). Oceaanemissies en biogene stikstofvastlegging zijn twee bronnen die dezelfde grootte en isotoop ratio hebben.

Figuur 6. Regenduurlijn (gestippelde lijn) voor een herhalingstijd van 1000 jaar met zijn met de lognormale verdeling berekende 50%-, 95%en 99%-betrouwbaarheidsbanden (ononderbroken lijnen).

sche dagelijkse gang en waren ’s nachts van dezelfde orde van grootte als de eddy covariantie (EC) maar elk met tegengesteld teken (zie figuur 8). Dit kan zowel verklaard worden door de waargenomen systematische nachtelijke subsidentie als door broninhomogeniteiten. Het totale advectieve budget werd gedomineerd door de positieve nachtelijke verticale advectie, wat in overeenstemming is met de hypothese van een nachtelijk fluxtekort dat door advectie wordt veroorzaakt. Metingen van advectieve fluxen in een bos zijn moeilijk en laten altijd een grote variabiliteit en onzekerheid zien. Maar het systematische gedrag van zowel de massa flux als de CO2-gradiënten geven aan dat de advectie een belangrijke rol speelt in de CO2-uitwisseling op de locatie Weidenbrunnen. Staebler, R. Fitzjarrald, D., 2004. Observing subcanopy CO2 advection. Agric. For. Meteorol., 122: 139-156.

De mogelijke invloed van zwaartekrachtsgolven op de stabiele grenslaag boven land (Gert-Jan Steeneveld1, Bert Holtslag1, Carmen Nappo2, en Larry Mahrt3, 1WU, 2NOAA, 3Oregon State University)

Figuur 8. De gemiddelde dagelijkse gang in de CO2-flux gedurende de gehele meetperiode van 20 dagen: a) Verticale advectie (getrokken lijn), horizontale advectie (onderbroken lijn). b) Eddy covariantie CO2-flux (getrokken lijn), opslag (onderbroken lijn). Positieve waarden geven een flux die het systeem uit gaat. De standaardfout van het gemiddelde is tevens aangegeven. METEOROLOGICA 1 - 2007

15


(amplitude typisch 10 m) genereert in bepaalde omstandigheden (afhankelijk van eigenschappen van de orografie en atmosferische opbouw) staande golven, en wrijving. Weermodellen houden hier tot nu toe geen rekening mee. Onderzocht wordt in welke mate deze wrijving als alternatief kan dienen voor de benodigde kunstmatige wrijving in weermodellen. Als de wrijFiguur 9. Illustratie van het mechanisme waarmee zwaartekrachtsgolven ving door zwaarwrijving in de stabiele grenslaag genereren (Uit: Nappo, 2002). tekrachtsgolven Weer- en klimaatmodellen hebben grote apart in het model wordt verdisconteerd moeite met het voorspellen van de nach- zien we een dunnere grenslaag, met een telijke stabiele grenslaag boven land. Dit lagere en sterkere low-level jet, en de komt doordat in de stabiele grenslaag cross-isobarische stroming (maat voor veel verschillende processen een rol spe- opvulling van lagedrukgebieden) is idenlen: turbulente menging, stralingsdiver- tiek aan kunstmatige wrijving in NWP gentie, drainage stroming en zwaarte- modellen. Het lijkt er dus inderdaad op krachtsgolven. Hierdoor is het ontwikke- dat zwaartekrachtsgolven een belanglen van parameterisaties voor de stabiele rijke rol spelen in de ontwikkeling van de grenslaag moeilijk, en worden ad-hoc stabiele grenslaag. oplossingen gebruikt. Een algemeen probleem is dat grootschalige weermodellen Kwantificering van aerobe memeer wrijving nodig hebben in de stabie- thaanemissies door planten (Ivan le grenslaag, dan kan worden gebaseerd Vigano, IMAU) op veldmetingen. Deze modellen verho- Methaan is, na kooldioxide, het belanggen de turbulente wrijving kunstmatig rijkste broeikasgas. Deze twee, en om deze wrijving op peil te brengen. andere, gassen worden verantwoordelijk Doen ze dat niet, dan worden lagedruk- gehouden voor de temperatuurstijging gebieden te diep. Door deze kunstgreep van de aarde. Sinds 1750 is de methaanwordt de stabiele grenslaag te dik en niet concentratie met 150% toegenomen en stabiel genoeg, met onvoldoende opper- die is nu verantwoordelijk voor 20% vlaktekoeling tot gevolg. Naast turbulen- van de totale stralingsforcering van alle tie kunnen ook orografisch geforceerde (semi-)permanente en globaal gemengde zwaartekrachtsgolven wrijving veroorza- broeikasgassen. De meeste methaan in ken (zie figuur 9). Kleinschalige orografie de atmosfeer wordt geproduceerd door bacteriën in anaerobe omstandigheden. Onlangs is ontdekt dat planten ook significante hoeveelheden methaan produceren in aerobe omstandigheden; dit is een nieuwe bron van methaan waar nog niet eerder rekening mee werd gehouden. Aerobe productie van methaan is een nieuwe bron ter grootte van 10-30% van het totale globale methaanbudget (figuur 10). Deze bron zou de recente satellietwaarnemingen van methaan kunnen verklaren. Deze onthulden dat de huidige globale modellen niet in staat zijn de Figuur 10. Schattingen van de methaanbronnen hoge concentraties methaan boven de en de nieuwe, nog niet meegerekende, bron van tropische regenwouden te reproduceren. methaan van planten die een grootte van ruwweg 10% tot 30% kan hebben. Dit onderzoek is gericht op de rol van 16

METEOROLOGICA 1 - 2007

planten op het globale methaanbudget en klimaatveranderingen. Het start met het verifiëren en kwantificeren van deze nieuwe bron door methaanemissies te meten van verschillende planten in verschillende micrometeorologische omstandigheden. De experimenten zullen worden uitgevoerd met technieken zoals een isotopenverhouding massaspectrometer, die gekoppeld is aan een gaschromatograaf, en een nieuwe snelle methaananalysator. Met dit laatste instrument is een nieuwe techniek ontwikkeld om zeer nauwkeurig (1 ppb) methaanconcentraties te meten en deze zal gebruikt worden om methaanemissies van planten onder natuurlijke omstandigheden te meten. Ook zal het instrument in het veld gebruikt worden om fluxen op ecosysteem niveau te meten. Dynamica van kustaangehechte zandbanken: de invloed van golftopografie interacties (Nicolette VisStar1, Huib de Swart1 en D. Calvete2, 1 IMAU, 2 Universitat Politecnica de Catalunya, Barcelona, Spanje) In veel kustzeeën worden, in waterdieptes tussen de 6 en 30 meter, kustaangehechte zandbanken waargenomen met een onderlinge afstand van ongeveer 5 km. De hoek tussen kammen en kustlijn varieert van 20-50º en ze migreren met ongeveer 10 m jaar-1. Kennis over de karakteristieken en dynamica van deze zandbanken is relevant voor onder

Figuur 11. Ruimtelijke structuur van de zandbanken (grijsschaal; licht: kammen, donker: troggen) en de door de zandbanken veroorzaakte verstoring in de golfvector (kleine pijlen). De kust is links, zeewaarts is rechts en de stormgedreven stroming V gaat van boven naar beneden (grote pijl). De schaal van de x-as ten opzichte van de y-as is vergroot om de pijlen duidelijk te laten zien. De figuur toont de convergentie van golfstralen stroomopwaarts van de kammen.


andere de aanleg van vaargeulen voor scheepvaart en zandwinning. Waarnemingen suggereren dat vooral kustlangs stormgedreven stromingen en golven verantwoordelijk zijn voor het ontstaan van deze banken. In de huidige modellen worden golfkarakteristieken op een parametrische manier beschreven. Bovendien worden veranderingen in golfkarakteristieken ten gevolge van de zandbanken niet meegenomen. Een nieuwe golfmo-

dule is ontwikkeld waarmee het effect van interacties tussen golven, stroming en de bodemtopografie op de initiële groei van de banken is onderzocht. Modelresultaten tonen aan dat golftopografie-interacties leiden tot extra opwoeling van sediment, waardoor banken sneller groeien en migreren dan in voorgaande modellen. De zandbanken veroorzaken een sterkere golfrefractie, waardoor golfstralen stroomopwaarts

van de bank convergeren (zie figuur 11). De daarmee gepaard gaande toename in de golfenergie op die plaats zorgt voor de hogere sedimentmobilisatie. Modelresultaten blijken goed overeen te komen met waarnemingen.

Volgzaamheid nogmaals? SEIJO KRUIZINGA In een vorig artikel onder de titel “Waarschuwen of niet” (Kruizinga, 2006) hebben we gezien dat de Volgzaamheid (de mate waarin door de gebruiker gehoor wordt gegeven aan een waarschuwing voor gevaarlijk weer) van grote invloed is op de besparingen die kunnen worden bereikt. Echter niet alleen de besparingen worden beïnvloed maar de Volgzaamheid kan ook van invloed zijn op de besluitvorming om al of niet een waarschuwing uit te geven. Indien we namelijk aannemen dat de kans dat een waarschuwing wordt opgevolgd door een actie van de gebruiker afhangt van de False Alarm Rate (zie kader 1) van de waarschuwing dan tonen Roulston and Smith (2004, R&S) aan dat het soms beter is om minder vaak een waarschuwing uit te geven dan door het eenvoudige Cost-Loss model wordt aangegeven. Echter, we hebben ook geconcludeerd dat de situatie waarop R&S hun model hebben toegepast niet erg realistisch is en dat zij zodanig lage waarden voor de Volgzaamheid gebruiken dat men zich af moet vragen of het zin heeft om een waarschuwing uit te geven. In dit artikel willen we de ideeën van R&S toepassen op een meer realistische situatie met een ander model voor de Volgzaamheid. de kosten voor de maatregelen of het verlies als er geen maatregelen zijn genomen. De gemiddelde uitgave J behorend bij die dichtheidsverdeling en Volgzaamheidmodel wordt dan vervolgens bepaald door te middelen over zeer veel getrokken verwachtingen.

Globale aanpak We gaan, net zoals R&S, uit van een gesimuleerde kansverwachting waarvan de kansen volgens een bepaalde dichtheid zijn verdeeld over het interval (0,0-1,0). We introduceren een grenswaarde pw waarvoor geldt dat we een waarschuwing uitgeven als de verwachte kans hoger is dan de grenswaarde en geen waarschuwing als de verwachte kans lager of gelijk is. Op basis van een groot aantal verwachtingen berekenen we de gemiddelde uitgave J (zie kader 2) bij een gegeven samenhang van de Volgzaamheid met de False Alarm Rate en door pw te variëren bepalen we de optimale waarde voor pw. Bij de dichtheidsverdeling en het Volgzaamheid-

model dat R&S gebruikten bleek het mogelijk om de gemiddelde uitgave J bij gegeven pw algebraïsch te berekenen door over de dichtheid te integreren. Bij de dichtheidsverdeling en het Volgzaamheidmodel dat we hier zullen gaan gebruiken is dat niet mogelijk. Onze berekeningen zijn daarom gebaseerd op de “Monte Carlo” methode. Dat wil zeggen we trekken volkomen volgens toeval een kansverwachting uit de gegeven dichtheidsverdeling en stellen vast of er een waarschuwing wordt uitgegeven. Vervolgens kijken we of een eventuele waarschuwing wordt opgevolgd en of het gevaarlijk weer is opgetreden. Aan de hand van deze gegevens bepalen we welke Uitgave we hebben gedaan bijvoorbeeld

De dichtheidsverdeling van de kansverwachtingen Zoals we in het vorige artikel hebben gezien is de klimatologische kans pklim van het gevaarlijke weer te berekenen uit de dichtheidsverdeling van de betrouwbare kansverwachtingen. Dat geldt ook voor de Brier Score en Brier Skill Score (zie kader 3) van die kansverwachtingen. Het blijkt nu dat voor de (negatief) exponentiële

Figuur 1. Dichtheidsverdeling van de verwachte kansen gegenereerd met het logistische model voor twee waarden van µ en σ. Als referentie is ook de dichtheidsverdeling volgens R&S met αα=20 ingetekend.

Figuur 2. Gemiddelde uitgave J als functie van pw bij volledige Volgzaamheid en bij een Volgzaamheid met q0=0,9 (zie tekst). Het betreft kansverwachtingen met een Brier Skill Score van 34,5% voor een verschijnsel met een klimatologische kans pklim=0,05 en een Cost/Loss=0,05.

Figuur 3. Gemiddelde Uitgave J als functie van de Brier Skill Score bij zowel volledige Volgzaamheid als bij een Volgzaamheid met q0=0,9 (zie tekst) en pw=0,05 en met een vervolgens geoptimaliseerde pw. METEOROLOGICA 1 - 2007

17


WEER & WIND - METINGEN via INTERNET ! Met het nieuwe iBOX systeem van EKOPOWER: direkt van sensoren naar internet, geen (upload) pc nodig! Ideaal voor oa: weeramateurs, zeilers, surfers, kite surfing en professionele gebruikers. Via Ethernet connector met Internet verbonden, of via draadloze GPRS verbinding. Grafieken direct afleesbaar via de website:

zie demo op: www.ekopower.net of op www.ekopower.nl voor weerstations, bliksemdetektors (via internet), dataloggers, sensoren etc. Ook maatwerk mogelijk.

EKOPOWER : ruim 20 jaar specialist in weerstations! Tel 040-2814458. 18

METEOROLOGICA 1 - 2007


Figuur 4. Gemiddelde Uitgave J als functie van pw bij een alternatief Volgzaamheidsmodel (zie tekst) voor hetzelfde verschijnsel als in figuur 2 en dezelfde kansverwachtingen.

dichtheidsverdeling (met parameter α) die R&S gebruiken de Brier Skill Score bij een pklim=0,05 (α=20) bijzonder laag is, omstreeks 5%. Verwachtingen met een dergelijk lage skill zullen uiteraard niet tot grote besparingen kunnen leiden. We hebben dus een dichtheidsverdeling nodig die bij een hogere BSS hoort. In dit verhaal gaan we, voor het construeren van kansverwachtingen met een gegeven kansdichtheid, uit van de normaal verdeelde (Gaussisch) grootheid x met gemiddelde μ en standaarddeviatie σ. Vervolgens zetten we deze x-waarde om in een kans p via de (logistische) functie, 1 (1+exp(x))

p = ———

(1)

Door μ en σ te variëren kunnen we kansverwachtingen genereren met dichtheidsverdelingen passend bij iedere combinatie van pklim en Brier Skill Score. In figuur 1 is voor een tweetal combinaties van μ en σ de dichtheidsverdeling (gemiddeld over een interval met breedte 0,02) uitgezet tegen de kans p. Voor beide combinaties is de pklim= 0,05. De Brier Skill Scores zijn resp. 7,7% en 34,6%. In deze figuur is ook de dichtheidsverdeling volgens R&S bij α=20 (pklim=0,05, BSS=5,4%) ingetekend. Al deze dichtheidsverdelingen hebben dus betrekking op een gebeurtenis met een klimatologische kans pklim=0,05, alleen de skills van de verwachtingen zijn verschillend. De verticale as van deze figuur heeft een logaritmische schaal en de (negatief)exponentiële verdeling die gebruikt wordt door R&S is dus een rechte lijn. De andere verdelingen hebben duidelijk een hogere dichtheid bij kansen die ver van de klimatologische kans afliggen en dat is ook nodig om de verwachtingen een hogere skill te geven.

Figuur 5. POD en FAR en de fractie F van de verwachtingen waarbij een waarschuwing wordt uitgegeven voor het verschijnsel en de kansverwachtingen uit figuur 2 en figuur 4.

Het Volgzaamheidmodel Het Volgzaamheidmodel dat R&S hanteren leidt bij de gegeven parameterwaarden vaak tot zeer lage waarden voor de Volgzaamheid (q). Waarden van q=0,1 zijn mogelijk dat wil zeggen dat slechts in 10% van de gevallen de waarschuwing tot een preventieve actie aanleiding geeft. Dergelijke waarden zijn vermoedelijk onrealistisch laag en maken het geven van een waarschuwing volstrekt overbodig. Bovendien kan men zich afvragen of een gebruiker zich wel zo direct bewust is van de grenswaarde (voor de kans) die gebruikt wordt om een waarschuwing uit te geven of van de daaraan gelieerde False Alarm Rate. Vermoedelijk telt de meest recente historie bij de gebruiker het sterkst mee. In het Volgzaamheidmodel dat we hier gebruiken gaan we ervan uit dat de kansverwachtingen een tijdreeks vormen en dat we iedere keer als de verwachte kans boven de grenswaarde pw uitkomt een waarschuwing uitgeven. Vervolgens kijken we terug in tijd en tellen we hoe vaak een waarschuwing niet is opgevolgd door het optreden van het gevaarlijke weer sinds de laatste keer dat dat wel is gebeurd. We noemen dat aantal Nmis. Als dus bij een voorgaande waarschuwing het gevaarlijke weer wel is opgetreden dan is Nmis=0. Is het gevaarlijke weer toen niet opgetreden maar wel bij de waarschuwing die daaraan voorafging dan is Nmis=1 enzovoorts. De Volgzaamheid q laten we nu als volgt van Nmis afhangen: Nmis

q=q

0

Als dus een voorgaande waarschuwing correct was dan is de Volgzaamheid q=1,0. Was een voorgaande waarschuwing een misser en een daaraan voorafgaande correct dan is q=q0. Hebben we twee missers achter de rug dan is q=q02 enzovoorts. De q0 (q0 <1) bepaalt dus

hoe snel de Volgzaamheid afneemt. Merk op dat het optreden van gevaarlijk weer waarvoor niet gewaarschuwd is in dit model geen rol speelt. De resultaten Met behulp van bovenstaande gegevens hebben we nu voor een lange tijdreeks Kader 1: False Alarm Rate en Probability of Detection De False Alarm Rate (FAR) is één van de vele kwaliteitskenmerken voor Ja/Nee verwachtingen die van belang is voor verwachtingen voor zeldzame (gevaarlijke) weersverschijnselen. De verificatie van een dergelijke verwachting kan men in een 2 bij 2 tabel samenvatten.

Verwacht

Ja Nee

Opgetreden Ja Nee a b c d

In deze tabel representeren de letters a, b, c en d het aantal keren dat een gegeven combinatie is voorgekomen. De FAR is gedefinieerd als de verhouding tussen “het aantal keren dat het verschijnsel wordt verwacht en niet optreedt” en “het aantal keren dat het verschijnsel wordt verwacht” oftewel b/(a+b). Uit deze definitie volgt dat de FAR altijd tussen nul en één ligt. De Probability of Detection (POD) is een ander kenmerk voor hetzelfde type verwachtingen. De POD is gedefinieerd als de verhouding tussen “het aantal keren dat het verschijnsel is verwacht en optreedt” en “het aantal keren dat het verschijnsel optreedt”, a/(a+c). Ook de POD ligt tussen nul en één. Het ligt voor de hand dat men van een verwachtingssysteem verwacht dat de POD zo hoog mogelijk is en de FAR zo laag mogelijk. METEOROLOGICA 1 - 2007

19


Kader 2. Gemiddelde uitgave Bij iedere kansverwachting p in de reeks kunnen we zes situaties zoals gegeven in onderstaande tabel onderscheiden Actie Opgetreden Uitgave p < pw Nee Nee 0 Nee Ja L p >=pw Nee Nee 0 Ja Nee C Nee Ja L Ja Ja C Onder de kop Actie is dus aangegeven of er wel of niet actie is ondernomen na een waarschuwing en onder Opgetreden is vermeld of het gevaarlijk weer al of niet is opgetreden. Onder de kop Uitgave is de Uitgave vermeld bij de verschillende situaties. Dat kan dus zijn het verlies L dat optreedt als er geen actie is ondernomen en het gevaarlijk weer wel optreedt of de kosten C als we beschermende maatregelen hebben genomen. Per verwachting stellen we vast welke situatie er is opgetreden en noteren de bijbehorende Uitgave. Vervolgens middelen we deze Uitgaven over alle verwachtingen. (N=1000000) van kansverwachtingen de gemiddelde kosten J (zie kader 1) berekend voor verschillende waarden van pw. In figuur 2 zijn de gemiddelde kosten J geplot als functie van pw voor een tijdreeks van kansverwachtingen met een Brier Skill Score BSS=34,5% voor zowel q0=0,90 als voor q0=1,0 (volledige Volgzaamheid, onderste curve). Voor de gegeven situatie (Cost/Loss=0,05 en pw=0,05) zijn de gemiddelde kosten bij zowel nooit maatregelen nemen als bij altijd maatregelen nemen hetzelfde namelijk J=0,05. In deze figuur zien we dat bij pw=0,0 (altijd een waarschuwing uitgeven) de gemiddelde uitgave J=0,05 bedraagt. Bij hogere pw neemt eerst de gemiddelde uitgave J af daarna gaat J weer stijgen. Uit deze figuur blijkt tevens dat bij volledige Volgzaamheid een uitgave reductie tot 0,0155 (een besparing van 69%) kan worden bereikt door pw=0,05 te kiezen. Als we de gegeven grenswaarde blijven gebruiken bij onvolledige Volgzaamheid volgens het hierboven beschreven model met q0=0,9 dan stijgen de kosten naar 0,0241, een besparing van nog slechts 51,8%. Kiezen we dan echter pw=0,105 dan dalen de kosten weer naar 0,0226 oftewel een besparing van 53,8%. Evenals R&S zien we dus een sterke invloed van niet-Volgzaamheid op de behaalde 20

METEOROLOGICA 1 - 2007

besparingen. Echter de mogelijkheden om de besparing nog op te schroeven door het bijstellen van pw zijn, in tegenstelling tot wat men zou concluderen uit R&S, maar zeer gering. Om na te gaan of de skill van de verwachtingen hier nog een rol bij speelt hebben we dezelfde berekeningen ook uitgevoerd voor reeksen kansverwachtingen met andere skillscores maar wel met dezelfde pklim en Cost/Loss. De resultaten als functie van de Brier Skill Score zijn weergegeven in figuur 3. De onderste curve geeft daar de gemiddelde uitgave J bij volledige Volgzaamheid en de optimale pw=0,05. De bovenste curve geeft de gemiddelde uitgave J bij gedeeltelijke Volgzaamheid volgens het gegeven model maar met gebruik van dezelfde waarde voor pw. Bij de middelste curve is pw optimaal gekozen. We zien in deze figuur dat reeds bij lage BSS de gemiddelde uitgave J sterk daalt. Tevens is te zien dat de onvolledige Volgzaamheid een sterk effect heeft en dat, onafhankelijk van de BSS, het terugverdieneffect van het bijstellen van pw slechts gering is. Een alternatief waarschuwingssysteem In het eerste artikel hebben we drie mogelijkheden genoemd voor het uitgeven van verwachtingen voor gevaarlijke weersituaties. In het voorgaande hebben we alleen de eerste mogelijkheid “Wel of niet waarschuwen” besproken. Een andere mogelijkheid is het simpelweg altijd uitgeven van de kans op gevaarlijk weer. Deze optie stelt de gebruiker in staat om zelf de risicoafwegingen te maken. Als we daarbij te maken hebben met een één-op-één situatie van meteoroloog en gebruiker is dat de optimale situatie omdat we tevens de gebruiker via het Cost-Loss model duidelijk kunnen maken hoe men met de kansverwachting om moet gaan. In het geval dat we te maken hebben met een verwachting voor het publiek moet rekening worden gehouden met de mogelijkheid van misinterpretatie van de kansverwachting en bestaat tevens het gevaar dat men bij, in absolute zin, lage kansen toch geen maatregelen neemt ondanks het feit dat een optimale strategie dat wel zou vergen, ook een soort van niet-Volgzaamheid. Bovendien zou bij deze mogelijkheid in feite in ieder bericht het gevaarlijke weer moeten worden genoemd en omdat er meerdere soorten gevaarlijk weer zijn wordt dan het bericht nogal overladen. Een tussenoplossing kan zijn om de kans op gevaarlijk weer alleen te noemen

als die een bepaalde grenswaarde pw overschrijdt. In deze paragraaf zullen we ingaan op deze vorm van waarschuwen. We koppelen dat tevens aan een alternatief Volgzaamheidmodel. In dit model laten we de Volgzaamheid q afhangen van de Kader 3. Brier Score en Brier Skill Score De Brier Score (BS) is de meest gebruikte score voor de verificatie van kansverwachtingen. Er zijn twee manieren om de Brier Score te formuleren. We zullen hier de formulering beschrijven die gebruikt wordt voor de verificatie van Ja/Nee verwachtingen. In dat geval formuleren we de kans P op Ja als een fractie op de schaal van 0 tot 1, dus een kans op neerslag van 50% noteren we als 0,5. Voor de bijbehorende waarneming W noteren we 1 als Ja (neerslag) is opgetreden en 0 als Nee (geen neerslag) is opgetreden. De Brier Score voor een reeks van N verwachtingen wordt nu berekend volgens 1

N

N

i=1

BS = — ∑

(Pi - Wi)2

(3)

waarin Pi de verwachte kans bij verwachting i en Wi de waarneming behorend bij diezelfde verwachting. Uit deze formule blijkt dat de Brier Score altijd tussen 0 en 1 ligt en bovendien dat de Brier Score naar 0 gaat als P dicht bij W ligt en naar 1 gaat als P verder van W af ligt. De absolute waarde van BS zegt op zich niet zoveel omdat de Brier Score van een verschijnsel dat weinig voorkomt altijd al klein zal zijn (de kansen zijn klein en er treden uiteraard veel nullen op). De Brier Score wordt daarom meestal vergeleken met een referentiescore die wordt berekend met behulp van een referentieverwachting. In veruit de meeste gevallen gebruiken we daarvoor de klimatologische kans van het verschijnsel als referentie. In formule 3 vullen we dan bij iedere i de klimatologische kans in. De uitkomst noteren we veelal als BSklim. Als nu de Brier Score van de reeks verwachtingen kleiner is dan BSklim dan concluderen we dat de verwachtingen skill hebben. Deze skill wordt dan gekwantificeerd door de Brier Skill Score (BSS), in procenten, te berekenen volgens: BS BSS = 100 (1- ———) (4) BSklim In het ideale geval is BS=0 en de BSS dus 100%. Voor verwachtingen zonder skill is BS=BSklim en is dus de BSS=0%.


uitgegeven kans volgens: q=pλ

(2)

Dit model lijkt veel op het model van R&S, alleen gebruiken we nu niet de ondergrens van de kans waarbij het bericht wordt uitgegeven maar de kans zoals die in het bericht wordt genoemd. We hebben twee waarden voor λ gebruikt namelijk 0,5 en 1,0. Bij de laatste waarde is de Volgzaamheid relatief laag en evenredig aan de uitgegeven kans. Bij de eerste waarde voor λ is bijvoorbeeld bij p=0,1 de Volgzaamheid q=0,316 en dus relatief hoog. Wederom hebben we voor diverse grenswaarden de gemiddelde Uitgave berekend over een tijdreeks van 1000000 kansverwachtingen en in figuur 4 is de gemiddelde Uitgave uitgezet tegen de grenswaarde pw. We hebben in deze figuur pw op een logaritmische schaal uitgezet om het kritieke gebied rond pw =0,05 beter in beeld te brengen. De onderste curve in deze figuur heeft weer betrekking op de situatie met volledige Volgzaamheid. Heel duidelijk is hier het minimum, zoals dat volgt uit het CostLoss model, bij 0,05 te zien. Wederom heeft onvolledige Volgzaamheid een grote invloed op de bereikte besparing en des te sterker als de Volgzaamheid laag is (λ=1,0). Wat echter bij deze curves opvalt is dat de bereikte besparing tussen pw=0,005 en pw=0,1 nauwelijks varieert. Dit betekent dat we in deze situatie een vrij hoge waarde voor pw kunnen kiezen zonder dat de besparing in de Uitgave merkbaar wordt beïnvloed. Het voordeel van een hoge pw is dat het aantal verwachtingen waarbij een waarschuwing wordt uitgegeven lager wordt. In figuur 5 hebben we dit aantal verwachtingen voor deze reeks van kansverwachtingen, als fractie F van het totaal aantal verwachtingen, uitgezet tegen pw. In deze figuur hebben we tevens de POD en de FAR (zie kader 1) uitgezet. In de figuur zien we dat F=0,188 bij pw=0,05 oftewel eens per 5,3 verwachtingen wordt een waarschuwing uitgegeven. Bij pw=0,10 is dat gedaald tot eens per 8,1 verwachtingen. Bij deze laatste grens is de POD=0,791 dat wil zeggen acht van de tien gevaarlijke weersituaties wordt ook aangekondigd. De FAR=0,68 wat inhoud dat omstreeks twee van de drie waarschuwingen niet door gevaarlijk weer worden opgevolgd. Bij pw=0,05 is de POD=0,88 en de FAR=0,77 oftewel bij bijna vier van de vijf waarschuwingen treedt het gevaarlijke weerverschijnsel niet op.

Discussie en Conclusies Uit de voorgaande analyses blijkt dat, in overeenstemming met de conclusies van R&S, ook in realistische situaties het effect van niet volledige Volgzaamheid op de bereikte besparing substantieel is. Anderzijds blijkt dat R&S de mogelijkheid om iets van het verlies terug te winnen door pw bij te stellen schromelijk overschatten. Bovendien is zo’n correctie eigenlijk alleen maar mogelijk als we het echte gedrag van de gebruiker met betrekking tot de Volgzaamheid kennen en dat is waarschijnlijk onmogelijk. Wel is het duidelijk dat in veel gevallen de Volgzaamheid van de gebruiker niet perfect is, bijvoorbeeld bij een waarschuwing voor gladheid blijven de mensen echt niet massaal thuis. Uit het laatste voorbeeld, waarbij we naast de waarschuwing ook de kans meegeven, blijkt dat bij lage pw’s de besparing min of meer constant is als de Volgzaamheid afhangt van de uitgegeven kans. Ook blijkt uit het laatste voorbeeld dat bij lage pw’s de False Alarm Rate erg hoog is, wat weer onvrede bij de gebruikers kan veroorzaken. Bovenstaande conclusies berusten slechts op enkele voorbeelden en in een specifiek geval moeten de berekeningen uitgevoerd worden met aangepaste parameters. Echter ook dan kunnen deze berekeningen slechts een indicatie geven van de effecten gezien

de onbekendheid met betrekking tot de Volgzaamheid. Toch kunnen dergelijke berekeningen ondersteuning bieden bij het opstellen van een protocol voor het uitgeven van waarschuwingen en voor het format (alleen een waarschuwing of een waarschuwing plus kans) waarin dat gedaan wordt. Heel algemeen kan men op grond van bovenstaande voorbeelden concluderen dat het Cost-Loss model, in het geval dat het om publieke waarschuwingen gaat, niet alleen zaligmakend is maar dat daar zeker de aspecten Volgzaamheid en POD en FAR bij betrokken moeten worden. Literatuur Kruizinga, S. 2006: Waarschuwen of niet?, Meteorologica, 15, no.1, 22-25. Roulston, M.S. and L.A.Smith 2004: The Boy who Cried Wolf Revisited: The Impact of False Alarm Intolerance on Cost-Loss Scenarios. Weather and Forecasting, April 2004

Hoog Bezoek HUUG VAN DEN DOOL De onverwachte dood van Bleeker in 1967 was een enorm probleem voor het jonge IMOU, niet alleen omdat Bleekers gezag en enthousiasme op het IMOU zelf node werd gemist, maar misschien nog wel meer omdat Bleekers opvolger op het KNMI, de nieuwe hoofddirecteur dhr M. Schregardus, geen blijk gaf van een bijzondere sympathie voor de universiteit. Dat was misschien niet zo ongewoon. Gaf Bleekers voorganger, Warners, iets om de Universiteit?? Ik denk het niet. Bleeker was vermoedelijk de uitzondering. Dat nam niet weg dat we als beginnend IMOU nu met een discontinuïteit van de eerste orde te maken hadden. Hoe kon het IMOU voort zonder een begripvolle hoofddirecteur op het KNMI? Schregardus stond zijn ambtenaren, ik denk hier dus met name aan Schmidt, Schuurmans en Dorrestein, maar mondjesmaat toe hun werk voor

het IMOU te doen. Het KNMI moest wel nummer een blijven. Dat was een vreemde situatie want op het IMOU kon niets van betekenis besloten worden zonder de KNMI-medewerkers. Het vaste IMOU-personeel, d.w.z. Conrads, Van Dijk en Van der Hage, meende dat de situatie langs diplomatieke weg verbeterd kon worden door Schregardus naar het IMOU in de Uithof uit te nodigen. Dan kon de hoofddirecteur voor zichzelf zien wat er gaande was, en daardoor wat sympathie ontwikkelen voor het kleine maar dappere IMOU. Schmidt voelde daar niet veel voor, maar om van het gezeur af te zijn werd Schregardus inderdaad uitgenodigd. Het duurde jaaaaaaren voor hij kwam. Hij zegde steeds af. Van enig enthousiasme zijnerzijds was dus duidelijk geen sprake. Hadden wij dit teken aan de wand maar verstaan. METEOROLOGICA 1 - 2007

21


dr. M.W.F. Schregardus

Het zal in 1973 of 74 zijn geweest dat Schregardus ons eindelijk met een bezoek vereerde. Dat was dus een hiaat van een slordige zeven jaar. Het IMOUpersoneel en alle studenten die daarvoor in de verste verte geschikt leken gingen allemaal een praatje houden om de grote man mild te stemmen en hem te informeren over wat hier wel gaande was. Van een weloverwogen planning was overigens in het geheel geen sprake. Daar stonden we dus, met lange haren, antiautoritair en alternatief gekleed, tamelijk onbekommerd pratend over een onderzoeksonderwerp van onze eigen keuze. Een grotere tegenstelling tussen de studenten van toen en de generatie van Schmidt en Schregardus is niet denkbaar. Er heerste op het IMOU normaal een uitgesproken anti-KNMI stemming. Voor studenten in 1974 was het KNMI een duf, autoritair en ouderwets instituut, bovendien met koloniale tendensen. Dat vonden trouwens ook de vrijgevochten vaste IMOU-medewerkers, al werden zij in hun standpunt minder dan de studenten geleid door linkse ideologie. Qua beroepsmogelijkheden keek slechts een minderheid der studenten naar het KNMI; dat zij zich veel gelegen lieten liggen aan de wensen van Schregardus valt te betwijfelen. Schregardus arriveerde op de dag en het uur U, gesecondeerd door Schmidt, nam plaats en zei heel lang niets. Helemaal niets. Hij zat daar slechts stoïcijns in zijn stoel, onder een hoek van 45 graden zijwaarts leunend, zich hierbij steunend op een arm, zoals z’n gewoonte was. Prof Schmidt vroeg, onzeker opzij kijkend naar zijn KNMI-baas, een enkele maal om een nadere uitleg, vooral om het belang van het besproken onderwerp goed naar voren te brengen. Zo luisterde Schregardus met blijkbaar stijgende irritatie naar de IMOU-medewerkers waaronder ook ondergetekende en 22

METEOROLOGICA 1 - 2007

andere studenten, ik denk met name aan Hendrik van Aken, Frits Timm, Jan van Maanen, Willem Asman enz. Waar ging het over? Over Utrechts stadklimaat, de ontbinding van u’v’ met het oog op de GWLs, de herontdekking van Krecke’s windafhankelijke regenmeter voor chemie van de neerslag, dubbele convectie in de oceaan, de rol van bergen in het zogenaamde 5-daagse model van de heren Baede en Reiff, het kerstdooiweer, de k**-3 wet wegens de enstrophie inertial sub-range, het met dynamiet afzetten van lawines ter voorkoming van erger, noem maar op. Blijkbaar zeiden sommigen onzer net iets te vaak dat ons onderzoek van ‘fundamenteel’ belang was. Dat iemand in ons vak niet zou willen weten hoe de bewegingsvergelijkingen vervuld worden in de oceaan of atmosfeer was bij mij nog niet opgekomen. Toen Schregardus naar eigen zeggen het woord fundamenteel te vaak had gehoord onderbrak hij de spreker met een simpel maar gebiedend handgebaar en ging iets zeggen. Hij richtte zich overigens uitsluitend tot Schmidt, alsof de rest van de aanwezigen verder geen rol speelde en zei afgemeten: “Meneer Schmidt, fundamenteel?? Wat koop ik voor fundamenteel?” Schmidt verschrompelde, liet zijn hoofd voorover zakken, en vouwde de handen achter zijn nek als om de slagen die gingen komen op te vangen. “Weet U wat wij nodig hebben op het KNMI meneer Schmidt? U bent zeker wel bekend met de weerdienst. Dat zijn mensen die isobaren kunnen trekken. Dat heeft het KNMI nodig. Kilometers isobaar.” Schmidt verweerde zich met geen woord. Hij had blijkbaar van tevoren geweten dat de missie hopeloos was. “Deze mensen kunnen geen isobaren trekken.” vervolgde Schregardus vernietigend. “Hier hebben we als KNMI absoluut niets aan.” Dorrestein zei nog iets vredelievends maar daar had Schregardus al helemaal geen boodschap aan. De studenten verschikten hun studentenraden-jasjes en Hendrik Jan de tuinman tenues. Het IMOU-personeel plus studenten zouden het liefst in lachen zijn uitgebarsten. De zichtbare publieke vernedering van Schmidt kwam voor ons zo onverwachts, dat het wat op cabaret leek. Tegenover zijn ondergeschikten was Schmidt een reuze baas die giftig uit de hoek kon komen. Om hem zo te zien afgaan, en nog wel zonder enig verweer, was moeilijk te geloven. De verhoudingen op het KNMI lagen duidelijk. Schregardus mocht ongestraft

onbeschoft optreden. De onderbroken spreker wilde nog wat zeggen, maar het was duidelijk dat de missie niet geslaagd was en dat de situatie door improvisatie van de zijde van een slecht geklede jeugdige spreker geen verbetering zou brengen. Schregardus vond het wel genoeg zo, het IMOU was van geen enkel belang voor hem, en hij vertrok zonder zich verder met IMOU-mensen te onderhouden. Schmidt bleef nog wat zitten, zwijgend en verslagen, geen raad wetend met z’n houding, maar ook hij vertrok even later om naar het KNMI te gaan. Schregardus overdreef natuurlijk enorm en deed ook zichzelf onrecht want in feite was hij een zeer positieve factor voor het onderzoek op het KNMI. En het karikaturale isobarentrekken was toen al bijna uit de tijd; dat wist Schregardus natuurlijk ook. Bovendien konden wij wel degelijk isobaren trekken, het was alleen bij niemand opgekomen dat we daarvan blijk moesten geven tijdens dit bezoek. Schregardus had wellicht nooit eerder doordringend nagedacht over de vraag waar de IMOU-opleiding nu eigenlijk toe diende, en het allegaartje aan voordrachten had hem niet overtuigd dat het KNMI ook maar iets met het IMOU opschoot. Daar zat wel iets in trouwens. De overgrote meerderheid van de talloze nieuwe werknemers die het KNMI in die jaren in dienst nam kwam van andere universiteiten en andere studierichtingen. Schmidt kon worden verweten dat zelfs hij niet kon uitleggen waar het IMOU goed voor was, met name wat het KNMI betreft. Hij had daar in theorie wel goede ideeën over, maar die werden teniet gedaan door grote twijfels van de meest uiteenlopende aard. Waarom Schregardus zo scherp uithaalde tegen speciaal Schmidt zal aan de unieke relatie tussen de twee heren hebben gelegen. Blijkbaar was het een prima dag om een appeltje te schillen met Schmidt. Er kwam dus zo gauw geen verbetering in de relatie KNMI-IMOU. Maar we

prof. dr. F.H. Schmidt


hoefden niet zo lang meer te wachten want Schregardus ging met pensioen (eind 1975), de tijd lost alle problemen op; hij werd opgevolgd door de veel aardiger Bijvoet. Een van de laatste officiële daden van Schregardus was trouwens het in dienst nemen (op het KNMI dus) van ondergetekende; was het IMOU dan wellicht toch nog ergens goed

voor??? Mijn sollicitatiegesprek met Schregardus was een hoogtepunt in mijn nog jeugdig bestaan, waarover ooit later in een kolom wat meer. Ik werd trouwens al geruime tijd voor mijn indiensttreding op het KNMI ingeschakeld bij de interne opleiding van het KNMI, dat wil zeggen het KNMI vroeg om mijn bijdrage (let wel: van een nutteloze IMOU-er) om

net-door-het-KNMI-in-dienst-genomen wiskundigen, natuurkundigen, ingenieurs en dergelijke van andere universiteiten eens eventjes snel om te scholen tot producten die het IMOU eigenlijk had moeten aanleveren. Over ironie en tegenstrijdigheden gesproken.

De turbulente atmosfeer BERT HOLTSLAG (WAGENINGEN UNIVERSITEIT ) Op 18 januari 2007 sprak ik mijn intreerede uit als Hoogleraar Meteorologie aan Wageningen Universiteit. Het werd een bijzondere dag met turbulent weer. Het KNMI had voor deze dag een weeralarm afgegeven en voor het eerst werd ook een verkeeralarm afgekondigd door Rijkswaterstaat. Bijgaand een verkorte en bewerkte weergave van de uitgesproken tekst [1]. De meteorologie is de wetenschap van het weer en het atmosferische klimaat. De oorspronkelijke betekenis van meteorologie komt van ‘Meteorologica’ (niet toevallig de naam van dit blad), en dat betekent ‘spreken over de dingen in de lucht’ (van Dale). Vandaag wil ik enkele actuele onderwerpen en ontwikkelingen in de meteorologie bespreken. Natuurlijk komt daarbij ook de invulling van het vakgebied bij Wageningen Universiteit aan de orde. Wanneer de atmosfeer onregelmatig en wervelend in beweging is noemen we dat een turbulente beweging. Boven het aardoppervlak is de atmosfeer bijna altijd turbulent vanwege wrijving van de wind en opwarming door de zon. Ook de bewegingen in een cumulus of een onweerswolk zijn turbulent. Kenmerkend bij turbulente verschijnselen is de wervelende beweging in drie dimensies op afstanden van millimeters tot kilometers.

onstuimige dag met veel wind veroorzaakt door de passage van een koufront, waarbij ook slagregens, hagel en onweer voorkwamen. Vanwege de dreigende overlast en het gevaar gaf het KNMI ook voor deze dag een weeralarm uit. Figuur 1 toont de windsnelheden voor donderdag 11 januari 2007, zoals gemeten op het meteorologische waarnemingsstation aan de Haarweg te Wageningen. Er treden twee piekwaarden op, namelijk in de ochtend en in de vroege middag met waarden van 22 meter per seconde ofwel ongeveer 80 km per uur gedurende korte tijd. Dat is hard genoeg om het verkeer te ontregelen en schade aan natuur en bebouwing te geven. Met speciale meetapparatuur kunnen we ook de hele snelle turbulente fluctuaties

in de lucht meten. Helaas werd deze apparatuur in de middag door de storm en de regen aangetast, maar van de ochtendpiek zijn de metingen gelukkig wel beschikbaar. Figuur 2 laat de turbulente windmetingen zien op 3 meter hoogte gedurende 2 minuten voor de ochtendpiek. Opvallend zijn de grote variaties in de luchtbeweging op deze zeer korte tijdschalen. De fluctuaties worden veroorzaakt door drie-dimensionale, turbulente wervels die maar kort leven. Deze fluctuaties zijn chaotisch en niet voorspelbaar. Helaas bestaat er geen algemene theorie waarmee turbulentie in een stroming kan worden beschreven en in detail kan worden voorspeld. Dit is feitelijk nog een onopgelost probleem uit de klassieke natuurkunde.

Vaak worden de bewegingen van de atmosfeer op grote schaal ook turbulent genoemd, zoals bij orkanen en depressies met afmetingen van honderden tot duizenden kilometers. Bij deze atmosferische verschijnselen komen de grootste turbulente wervels voor in het horizontale vlak en daarom heet dit ook wel twee-dimensionale turbulentie. Op een satellietfoto van een depressie lijkt de kenmerkende krul daarbij ook veel op een turbulente wervel. Als een concreet voorbeeld van een turbulente atmosfeer wil ik graag met u terug naar vorige week donderdag 11 januari 2007. Ook toen was het een

Figuur 1. De gemeten windsnelheden op donderdag 11 januari 2007 op het meteorologisch waarnemingsstation aan de Haarweg te Wageningen. De metingen geven op 10 meter hoogte de gemiddelde windsnelheden (onderste lijn) en de windstoten (bovenste lijn). METEOROLOGICA 1 - 2007

23


als er onverwacht extremiteiten optreden. Om de kwaliteit en de bruikbaarheid van de weersverwachting te kunnen beoordelen is het nodig om achteraf de weeruitspraken op een eerlijke manier te vergelijken met het werkelijk opgetreden weer. Door die verificatie is het Figuur 2. De turbulente windsnelheid gemeten op een hoogte van 3 meter ook mogelijk om op donderdag 11 januari 2007 op het meteorologisch waarnemingsstation inzicht te krijgen aan de Haarweg te Wageningen van 8.40 tot 8.42 uur (wintertijd). Met waar en hoe verdank aan Bert Heusinkveld en Adrie Jacobs. wachtingen fout Het turbulente weer gaan en waar modellen en bijbehorende In tegenstelling tot de chaotische turbu- verwachtingsmethoden verbetering nodig lentie boven het aardoppervlak, is het hebben. De grote weercentra, zoals het weerbeeld wel degelijk voorspelbaar tot Europese weercentrum, publiceren dan een zekere termijn vooruit. Als voor- ook regelmatig over de kwaliteit van de beeld ziet u in figuur 3 de verwachte modelverwachtingen. windsnelheid voor de periode van 10 tot 19 januari 2007, berekend op basis In Nederland is naast het KNMI een van de waarnemingen van dinsdag 9 aantal commerciële weerbedrijven actief. januari 2007. De verwachting geldt voor Ook zijn er vele weervrouwen en weerMidden-Nederland in een ruime straal mannen die uitspraken doen over het rondom De Bilt. weer in de media. Over de kwaliteit van al die weeruitspraken is niet zo veel Naast een zogenaamde ‘prikwaarde’ voor bekend. Bovendien blijken de weerbede gemiddelde windsnelheid op het mid- drijven nogal verschillende opvattingen daguur van elke dag, wordt ook een te hebben over hoe je weersverwachtinonzekerheidsband getoond in figuur 4. gen moet bewerken en moet communiceHoe smaller de band, hoe meer betrouw- ren naar de gebruiker. baar de verwachting geacht wordt te zijn. Voor donderdag 11 januari komt Onlangs nam het opinieweekblad HP/De de prikwaarde zeer goed overeen met de Tijd het initiatief om in samenwerking waargenomen gemiddelde windsnelheid met mijn leerstoelgroep, de verwachtinvan 14 meter per seconde rond het mid- gen van de verschillende weerbedrijven daguur in Wageningen. te vergelijken met het opgetreden weer (figuur 4). Het initiatief gaf aanleiding Figuur 3 geeft ook een verwachting voor tot enige beroering in weerland en helaas de gemiddelde windsnelheid van van- waren niet alle bedrijven bereid om mee daag. Dus in de weersverwachting die te werken aan een vergelijkend warenvorige week woensdag werd uitgegeven, onderzoek. Dat is een gemiste kans in was al duidelijk dat het vandaag hard een tijd waarin van alles en nog wat de zou kunnen gaan waaien na een relatief maat wordt genomen. In dit verband rustige periode in het begin van deze wil ik graag aanbevelen dat het KNMI, week. De opgetreden wind vandaag is als publieke instelling, het initiatief zou aanmerkelijk hoger (vandaar opnieuw nemen en de kwaliteit van zijn weersvereen weeralarm) en deze werd al sinds het wachtingen meer actief en toegankelijk begin van deze week goed voorzien! zou publiceren! Helaas komt de weersverwachting niet altijd zo mooi uit en blijft het maken van een weersverwachting een grote uitdaging. Meteorologen steken daarbij elke dag hun nek uit en staan daarmee in principe elke dag bloot aan kritiek. Dit geldt zeker als het weer tegenvalt of 24

METEOROLOGICA 1 - 2007

Het turbulente klimaat Naast het weer en de weersverwachting, trekt de opwarming van het klimaat veel aandacht. In 2006 was het in Nederland uitzonderlijk warm, namelijk het warmste jaar en de warmste herfst sinds het begin van de metingen in Nederland.

Figuur 5 laat de tijdreeks zien van de jaargemiddelde temperatuur in De Bilt gedurende de laatste 300 jaar. De tijdreeks ziet er grillig uit en heeft veel weg van een turbulent signaal. Figuur 5 toont ook de opwarming van de laatste 20 jaren en de verwachting is dat die trend voorlopig doorzet vanwege de toename van broeikasgassen in de atmosfeer en mogelijk door andere invloeden van de mens (IPCC, 2001 en 2007). Maar wat betekent een warmer klimaat voor het weer van de toekomst? Hoe worden de extremen in het weer beïnvloed? Er is een enorme behoefte aan antwoorden op dit soort vragen en deze krijgen terecht veel aandacht binnen de meteorologie en verwante wetenschappen. Daarnaast is het ook van belang om aandacht te blijven schenken aan de schommelingen in het atmosferische klimaat. Hoe hangen die schommelingen bijvoorbeeld samen met de grilligheid van de atmosfeer in wisselwerking met de oceaan en het landoppervlak? Is het daarbij toeval dat de wind in onze streken de laatste jaren opvallend vaak uit het zuiden en zuidwesten waait of is dit ook een direct gevolg van de opwarming van de aarde? Daar is helaas nog weinig over bekend. Gestimuleerd door de vooruitgang van de kwaliteit in de weersverwachting, worden er de laatste jaren steeds meer pogingen gedaan om verwachtingen te maken van het weerbeeld op een termijn van maanden en zelfs langer vooruit. Dat kan alleen zinvol op basis van kansverwachtingen voor het gemiddelde weer over een aantal maanden of seizoen, bijvoorbeeld “de kans is groot dat we hier een droger en warmer dan gemiddeld voorjaar of zomer krijgen”. Succesvolle seizoensverwachtingen hebben vanzelfsprekend een grote relevantie voor de maatschappij, zoals de energievoorziening en de beschikbaarheid van water voor natuur en landbouw. Turbulent onderzoek Het meteorologische onderzoek bij de leerstoelgroep Meteorologie en Luchtkwaliteit richt zich voor een belangrijk deel op het beter begrijpen en beschrijven van atmosferische turbulentie en aan andere kleinschalige atmosferische verschijnselen boven land. Daarvan wil ik nu graag een aantal voorbeelden geven. Ook zonder wind kan turbulentie aanwezig zijn in de atmosfeer, bijvoorbeeld wanneer de zon het aardoppervlak heeft


opgewarmd en thermiek ontstaat. Boven een warme asfaltweg of boven kale grond is de lucht dan aan het ‘trillen’. Deze zogenaamde ‘scintillaties’ zijn ook met het blote oog waarneembaar. Soms zie je die scintillaties zelfs boven een ijsoppervlak, zolang het oppervlak maar warmer is dan de lucht. De luchttrillingen in de atmosfeer boven een warm oppervlak, worden veroorzaakt doordat luchtpakketjes van verschillende grootte en met verschillende temperatuur en vochtinhoud chaotisch door elkaar bewegen. Hierdoor ontstaan variaties in de brekingsindex van de lucht en dit blijkt een goede maat te zijn voor het transport van warmte en van waterdamp. Met een zogenaamde ‘scintillometer’ kunnen de luchttrillingen gemeten worden, gemiddeld over een zekere afstand of padlengte. Hiermee kan indirect een bepaling plaatsvinden van de uitwisseling van warmte en waterdamp tussen het aardoppervlak en de atmosfeer. In de praktijk kunnen daarbij afstanden worden gebruikt variërend van 100 m tot 10 km (de Bruin, 2002). Er is een toenemende behoefte aan betrouwbare metingen van de hoeveelheid warmte en waterdamp die het aardoppervlak afstaat aan de luchtlagen erboven. Normaal worden deze gegevens echter niet gemeten op meteorologische stations. Met behulp van scintillometrie kan worden bepaald hoeveel water er verdampt in een bepaald gebied. Dat is direct van belang voor de waterbalans en de aanvulling van water door irrigatie in de droge gebieden op aarde. Ook zijn metingen met behulp van scintillometrie waardevol bij onafhankelijke validatie van atmosfeermodellen en voor de toetsing van berekeningsmethoden van verdamping met behulp van satellietobservaties (de Bruin, 2002). In de laatste jaren is op vele plaatsen in de wereld onderzoek gedaan naar de toepasbaarheid van scintillometers. Mede op basis van het werk bij de leerstoelgroep Meteorologie en Luchtkwaliteit is de scintillometer in productie genomen door een Nederlands bedrijf. Ook in de toekomst willen we binnen de leerstoelgroep werken aan de verdere ontwikkeling en toepassing van scintillometrie voor onderzoek en diverse toepassingen. De turbulente grenslaag De onderste laag van de atmosfeer waarin turbulentie door wind en thermiek aanwezig is, wordt de atmosferische

Figuur 3. De verwachte windsnelheid voor de periode van woensdag 10 tot en met vrijdag 19 januari 2007 voor De Bilt, berekend op basis van de waarnemingen van dinsdag 9 januari 2007. Met dank aan KNMI (www.knmi.nl) en ECMWF.

grenslaag genoemd. Boven de grenslaag heeft de stroming in de atmosfeer een veel meer regelmatig karakter (afgezien van de turbulente bewegingen in wolken). De dikte van de grenslaag kan boven land enorm variëren in ruimte en tijd, van een paar meter in de nacht tot enkele kilometers overdag. Vaak treedt in de grenslaag vorming van mist en wolken op. Via metingen kunnen we veel leren over atmosferische turbulentie. Een andere mogelijkheid om meer te weten te komen over het gedrag van turbulentie is door middel van numerieke simulatie. Hiermee kan de turbulente stroming voor een belangrijk deel in drie dimensies worden uitgerekend. Ter illustratie geeft figuur 6 (zie achterzijde) een impressie van de thermiek in de atmosfeer die in de middag kan ontstaan boven een heterogeen en warm landoppervlak, wanneer de horizontale windsnelheid klein is (van Heerwaarden, 2006). De top van de grenslaag zit hier net onder het donkere gebied op ongeveer 1000 meter. In de linkerhelft van figuur 6 wordt de atmosfeer door een grasoppervlak opgewarmd (met een voelbare warmtestroom van 60 W/m2) en vindt er verdamping van water plaats vanaf het oppervlak. In de rechterhelft van de figuur bevindt zich een droog landoppervlak zonder vegetatie en zonder verdamping. In dit geval is de uitwisseling van warmte boven het droge oppervlak drie maal zo groot als boven het grasoppervlak (dus 180 W/m2). In het midden van het (warme en droge) rechtergedeelte van figuur 6 zijn thermiekbellen zichtbaar. Via thermiek vindt zeer efficiënt uitwisseling en menging plaats van warmte, waterdamp, impuls en eventuele verontreinigingen vanaf het

aardoppervlak naar de atmosfeer. Vanwege de grote stijgende bewegingen in de thermiekbel, zal eventuele wolkenvorming eerder plaatsvinden boven het warme en droge oppervlak dan boven het grasoppervlak (Ek and Holtslag, 2004). In de leerstoelgroep wordt door verschillende promovendi en stafleden onderzoek verricht naar verschijnselen in de grenslaag overdag boven land in wisselwerking met het landoppervlak (Vilà-Guerau de Arellano et al, 2004; Moene et al, 2006). De stabiele grenslaag In de nacht en ochtend kunnen turbulente bewegingen in de atmosferische grenslaag bijna afwezig zijn. Dit is het geval wanneer de afkoeling van het oppervlak groot is. Deze is het sterkst bij onbewolkt weer en lage windsnelheid. Warme lucht zit dan boven koude lucht en dat is een stabiele situatie. In deze omstandigheden kunnen bij het oppervlak hoge concentraties van eventuele verontreinigingen in de atmosfeer ontstaan, bijvoorbeeld doordat uitlaatgassen

Figuur 4. Omslag van het weekblad HP/De Tijd van 5 januari 2007. METEOROLOGICA 1 - 2007

25


validatie van modellen met metingen van onszelf en anderen. Ook in de toekomst blijft dit onderzoek van belang, zeker in turbulent weer en klimaat!

Figuur 5. Jaargemiddelde temperatuur in De Bilt gedurende de laatste 300 jaar. Met dank aan ANP en KNMI.

van auto’s niet worden weggemengd. Ook treedt in dit soort omstandigheden dauw- of rijpvorming op en blijven eventueel gevormde mistflarden bij het oppervlak hangen. Bij voldoende afkoeling kan ook nachtvorst ontstaan. Interessant is dat bij een lage windsnelheid, de turbulente koppeling tussen de atmosfeer en het landoppervlak geheel kan wegvallen en zich enige tijd later kan herstellen. Dit gedrag leidt dan tot oscillaties in de temperatuur en de windsnelheid. Als er weinig turbulentie is, wordt de temperatuur relatief laag en bij veel turbulentie is de temperatuur relatief hoog. Figuur 7 toont waarnemingen hiervan op het weerstation aan de Haarweg te Wageningen in de nacht van 15 op 16 november 2002. Ook op andere locaties in Nederland werd dit gedrag in die nacht waargenomen. Het getoonde gedrag kan grotendeels worden verklaard met een relatief simpel conceptueel model dat door een van de promovendi van de leerstoelgroep ontwikkeld is (van de Wiel et al, 2002). Om kleinschalige processen in de atmosferische grenslaag beter te begrijpen en te representeren in regionale en mondiale atmosfeermodellen, wordt internationaal samengewerkt binnen de ‘GEWEXAtmospheric Boundary Layer Study (GABLS)’. Hieraan wordt vanuit de leerstoelgroep Meteorologie en Luchtkwaliteit actief geparticipeerd en leiding gege-

ven (Holtslag, 2006). Hierbij worden modellen vergeleken met waarnemingen en numerieke simulaties. Het blijkt dat de representatie van de stabiele grenslaag in atmosfeermodellen erg onvolledig is, vaak niet in overeenstemming is met waarnemingen en ook erg gevoelig is voor bepaalde modelparameters (Steeneveld et al, 2006). Figuur 8 (zie voorzijde) laat een voorbeeld zien van hoe groot het probleem kan zijn in een klimaatmodel. De figuur toont het gemiddelde verschil voor de temperatuur op 2 meter hoogte tussen de berekeningen met het model en de waarnemingen voor het huidige winterklimaat op het Noordelijk halfrond. Verschillen van meer dan 10 graden treden op tussen het model en de waarnemingen. Het is duidelijk dat hieraan nog veel moet gebeuren en daaraan willen we vanuit de leerstoelgroep bijdragen. Samenvatting van het onderzoek In de leerstoelgroep Meteorologie en Luchtkwaliteit willen we door middel van waarnemingen, numerieke simulaties en conceptuele modellen de kennis van de atmosferische grenslaag boven land uitbreiden, uitdragen en toepassen. De bedoeling is tevens om de verworven kennis hanteerbaar te maken voor verbetering van de details in atmosfeermodellen en te gebruiken voor studies van het weer, het klimaat en de luchtkwaliteit. Daarnaast besteden we aandacht aan de

Figuur 7. Oscillaties in temperatuur en wind gemeten op het weerstation aan de Haarweg te Wageningen in de avond van 15 en nacht van 16 november 2002. Met dank aan Gert-Jan Steeneveld en Bas van de Wiel. 26

METEOROLOGICA 1 - 2007

Het meteorologisch onderwijs in Wageningen Voordat ik afsluit wil ik graag iets zeggen over het onderwijs in de meteorologie. Dit wordt al lange tijd in Wageningen gegeven, zij het onder zeer verschillende namen. In het meteorologische onderwijs komt een breed scala aan onderwerpen aan bod, niet alleen met betrekking tot de atmosferische grenslaag boven land, maar ook de meteorologie van grootschalige atmosferische bewegingen, wolkenfysica en andere onderwerpen. Sinds 1994 kan er bij deze universiteit ook in de meteorologie worden afgestudeerd, namelijk eerst als onderdeel van de studie ‘Bodem, Water en Atmosfeer (BWA)’ en de laatste jaren zelfstandig binnen de Master (MSc)-opleiding ‘Meteorologie en Luchtkwaliteit’. Over deze periode zijn er 99 mensen afgestudeerd in de Meteorologie. Gemiddeld studeren er dus zo’n 7 à 8 mensen per jaar af in de meteorologie en daarmee vervullen we een belangrijke maatschappelijke rol. Figuur 9 laat zien waar de Wageningse meteorologen sinds 1994 hun eerste baan vinden. Het grootste deel blijkt binnen het onderzoek te gaan werken of als operationeel meteoroloog bij het KNMI of een van de commerciële weerbedrijven. Het perspectief op de arbeidsmarkt voor afgestudeerde meteorologen is door de jaren heen goed geweest en dat lijkt ook in de toekomst zo te blijven. Naast de uitstroom van afstudeerders, zijn er gemiddeld ook twee academische promoties per jaar vanuit de meteorologie. Op dit moment zijn er bijna 20 mensen bezig met de voorbereiding van een proefschrift in de meteorologie of een verwant onderwerp in samenwerking met andere groepen binnen en buiten Wageningen. Dankwoord Op 1 mei 1999 werd ik aangesteld als hoogleraar en leerstoelhouder in de Meteorologie en Luchtkwaliteit aan deze universiteit. Vanaf het begin was het duidelijk dat dit een erg breed terrein is voor een enkele leerstoel. Het verheugt me dan ook zeer dat met de komst van Maarten Krol als hoogleraar Luchtkwaliteit (Krol, 2007), ik me weer in hoofd-


zaak op de Meteorologie kan richten. In mijn loopbaan heb ik met vele mensen samengewerkt, binnen en buiten mijn vakgebied. Van 1977 tot 1999 was ik werkzaam bij het KNMI, vanaf 1993 tot 1999 ook als hoogleraar in deeltijd bij de Universiteit Utrecht (Holtslag, 1996) en sinds 1999 ben ik dus voltijds hoogleraar bij Wageningen Universiteit. Dat is een grote eer en een groot genoegen, temeer omdat ik bij deze universiteit ben gepromoveerd. Zonder alle namen te noemen, wil ik graag alle betrokken collega’s danken voor de inspiratie, aanmoediging en samenwerking op de diverse gebieden en bij de vele projecten. In het bijzonder wil ik de medewerkers van de leerstoelgroep Meteorologie en Luchtkwaliteit bedanken voor hun inspanningen en prettige werksfeer, alsmede mijn vrouw Monique en mijn zonen Joost en Wouter voor hun betrokkenheid bij mij en mijn werk!

Figuur 9. Overzicht van eerste werkkring van Wageningse Meteorologen in de periode 1994 tot en met 2006 (n=99). Met dank aan Leo Kroon. Literatuur Bruin, H.A.R. de (red.), 2002: Speciale uitgave van Boundary Layer Meteorology over ‘Scintillometry’, volume 105. Dale van,: Het groot woordenboek van de Nederlandse taal. Ek, M.B., and Holtslag, A.A.M., 2004: Influence of soil moisture on boundary layer cloud Development. J. Hydrometeorology, 5, 86-99. Heerwaarden, C. van, 2006: The influence of land surface heterogeneities on the entrainment of heat, MSc thesis leerstoelgroep Meteorologie en Luchtkwaliteit (onder

begeleiding van J. Vila). Holtslag, A.A.M., 1996: Altijd weer! Oratie als hoogleraar Meteorologie aan de Universiteit Utrecht, 11 september 1996. Holtslag, A.A.M., 2006: Speciale uitgave van Boundary Layer Meteorology met resultaten van de ‘GEWEX Atmospheric Boundary-layer Study (GABLS) on Stable Boundary Layers’,118. IPCC 2001 en 2007: Climate Change, The Scientific Basis. Krol, M.C., 2007: Fijn stof tot nadenken. Oratie als hoogleraar Luchtkwaliteit en Atmosferische Chemie aan Wageningen Universiteit, 18 januari 2007. Moene, A.F.; Michels, B.I.; Holtslag, A.A.M., 2006: Scaling Variances of Scalars in a Convective Boundary Layer Under Different Entrainment Regimes. Boundary-Layer Meteorology, 120, 257-274. Steeneveld, G.J.; Wiel, B.J.H. van de; Holtslag, A.A.M., 2006: Modeling the Evolution of the Atmospheric Boundary Layer Coupled to the Land Surface for Three Contrasting Nights in CASES-99. Journal of the Atmospheric Sciences, 63, 920-935. Vilà-Guerau de Arellano, J.; Gioli, B.; Miglietta, F.; Jonker, H.J.J.; Klein Baltink, H.; Hutjes, R.W.A.; Holtslag, A.A.M., 2004: Entrainment process of carbon dioxide in the atmospheric boundary layer. Journal of Geophysical Research, 109, D18110. Wiel, B.J.H. van de; Moene, A.F.; Ronda, R.J.; DeBruin, H.A.R.; Holtslag, A.A.M., 2002: Intermittent turbulence and oscillations in the stable boundary layer over land. Part II: A system dynamics approach. Journal of the Atmospheric Sciences, 59, 2567-2581. [1] De rede is tevens te beluisteren en te aanschouwen viahttpo://wurtv.wur.nl

Forecasters, zijn ze nog wel nodig? (2) WOUTER LABLANS In Meteorologica van december 2006 bespreekt Ab Maas de problemen die verbonden zijn aan de manmachine mix, de ondersteuning van de meteoroloog door de computer (of andersom ?). Het optimaliseren van de samenwerking tussen mens en machine schijnt geen eenvoudige opgave te zijn. Ik sluit mij gaarne aan bij de waardering die Ab ondervonden heeft voor zijn opvattingen daarover, uitgedrukt in de toekenning van de NVBM-onderscheiding. Het artikel van Maas gaf aanleiding tot enkele gedachten die ik aan de lezers van Meteorologica zou willen voorleggen. Geen systematisch betoog, maar wellicht een bescheiden bijdrage tot de discussie over de man-machine mix waarover het laatste woord kennelijk nog niet gezegd is. Van 40 jaar naar 68 jaar In zijn artikel karakteriseert Ab Maas de meteoroloog van 40 jaar geleden, dus anno 1966, als analist van platte, tweedimensionale, informatie. Nu weten we dat in 1966 de operationele meteorologie bedreven werd met de methoden van de Noorse School. Het lijkt daarom of Ab Maas de meteorologen uit 1966 te kort doet, want de Noorse meteorologie was in hoge mate driedimensionaal, in tegenstelling tot de meteorologische praktijk van voor 1939, 68 jaar geleden. In 1939 voerde W. Bleeker op Schiphol de Noorse methode in en na de tweede wereldoorlog ook te De Bilt. Vóór die tijd, in het tijdvak 1854 -1938, kunnen we denk ik wel spreken van ‘tweedimensionale’ meteorologie, later wel neerbuigend ‘isobarenschuiverij’ genoemd. De verplaatsing van de isobarenpatronen op de weerkaart werd voor maximaal twee dagen vooruit geëxtrapoleerd waarbij de veranderingen in de ontwikkeling van de druksystemen geschat werden op grond

van ervaringskennis, zonder dat daaraan inzicht in de oorzaken ervan te pas kwam. De invloed van de hogere luchtlagen kwam ‘vanzelf’ tot uiting in het ‘weer’ dat door de druksystemen werd meegevoerd.

ming voor enkele belangrijke drukvlakken, zoals 850, 500 en 300 hPa. De derde dimensie kwam voorts volop aan bod bij de verwachtingen voor wolken en neerslag waarvoor van vrij goed ontwikkelde theorie gebruik gemaakt kon worden.

De derde dimensie Bij de Noorse School komt de derde dimensie volop aan bod. De centrale plaats wordt ingenomen door het conceptuele model voor de ontwikkeling van de frontale depressies, wat een driedimensionaal model is. Er werd niet meer alleen naar de grondweerkaart gekeken maar ook naar de met de radiosondes verkregen profielen van temperatuur, vochtigheid en de wind. Aan de profielen voor de stroomopwaarts gelegen stations werd veel aandacht geschonken, want daaruit was ten behoeve van de verwachting van allerlei af te leiden, zoals de lezers zich wel kunnen voorstellen. Dit in samenhang met de uit de radiosondewaarnemingen afgeleide kaarten voor de stro-

Bij informatie bij Ab Maas, die zoals we wel weten met de driedimensionale meteorologie volgens de Noorse School zeer goed bekend is, bleek dat hij natuurlijk niet bedoeld heeft dat anno 1966 door de meteoroloog nog steeds, zoals vóór 1939, alleen met een grondweerkaart werd gewerkt. Hij bedoelde dat de derde dimensie vooral tot uiting kwam door het analyseren en interpreteren van de stromingkaarten van de hogere luchtlagen, in het bijzonder het 500 hPa vlak, zodat de meteoroloog nog wel sterk ‘in vlakken dacht’. Zo ontstond een misverstand. Zijn er nog wel forecasters nodig? Hoewel de Noorse meteorologie niet meer wordt beoefend wordt er nog wel METEOROLOGICA 1 - 2007

27


was zo goed dat men er aan kan twijfelen of eventuele steun van de computer wel een positieve bijdrage zou hebben kunnen leveren. Deze twijfel werd in 1967 uitgesproken door G. D. Robinson.

jaar hebben moeten worden uitgesteld met bijna onvoorstelbare gevolgen voor het verdere verloop van de oorlog. Robinson heeft bij zijn beschouwing numerieke verwachtingen op het oog van de generatie van de jaren zestig. De vraag doet zich voor of zijn waarschuwing voor het risico van het gebruik van numerieke verwachtingen ook nu nog zou gelden. Een moderne reforecasting voor 6 juni 1944 moet daar antwoord op kunnen geven. Het blijkt, zoals Huug van den Dool mij meedeelde, dat in 2004 bij de herdenking van de invasie na 40 jaar, op het ECMWF een ‘reforecasting’ is uitgevoerd waarmee de situatie van juni 1944 in 2004 goed gesimuleerd kon worden, ook wat de details betreft. Men sprak zijn bewondering uit voor het door de forecasters in 1944 verrichtte werk. Dit wijst er op dat de vrees van Robinson voor 2004 niet terecht meer zou zijn. Dit is evenwel statistiek op één geval en sinds 2004 is er wel weer een en ander gebeurd. Een nieuw element is dat een moderne ‘reforecast’ met de huidige ensemblemethode zou plaats vinden en dus tot kansuitspraken zou leiden. De vraag is hoe de forecasters in 1944 met een kansverwachting zouden zijn omgegaan. Zouden zij uit het ensemble zelf een keus hebben gemaakt of zouden zij aan Dwight Eisenhower een kansverwachting hebben voorgelegd? We zullen het niet weten.

G.D. Robinson en de D-Day verwachting G.D. Robinson wijdde 1967 zijn presidential adress voor de Royal MeteoroFiguur 1. De weersituatie op 6 juni 1944, 1300Z (te vinden in Robinson 1967 logical Society p 412 onderaan ). aan het door Jule over gepubliceerd, zoals wanneer histo- Charney georganiseerde project GARP rische gebeurtenissen herdacht worden (Global Atmospheric Research Program) waarbij de meteorologie een belangrijke dat ten doel had te onderzoeken welke rol speelde. Zo werd in dit tijdschrift invloed een intensivering van de waarneherhaaldelijk aandacht besteed aan de mingen zou kunnen hebben op de kwaverwachtingen aan de vooravond van de liteit van de numerieke verwachtingen. stormramp van februari 1953 en aan de Robinson vroeg zich af wat er gebeurd verwachting voor de invasie in Norman- zou zijn als Sverre Petterssen c.s. in dië in juni 1944. Men kan zich afvragen juni 1944 van numerieke verwachtingen hoe in die gevallen de meteorologische gebruik gemaakt zouden hebben. Hij voorlichting zou zijn verlopen als er toen vreest dat dat verkeerd had kunnen afloal sprake was geweest van de man-machi- pen. Hij illustreert dat met een primitieve ne mix. In Meteorologica van maart 2003 poging tot ‘reforecasting’, een curiositeit is deze vraag voor de watersnoodramp in de meteorologische literatuur, met Het weeralarm uitvoerig behandeld. Met vier verschil- weinig bewijskracht. Robinson bedacht Uit het artikel van Ab Maas blijkt dat de lende numerieke modellen werden ‘refo- namelijk zelf een mogelijke berekende discussie over de man-machine mix op recasts’ uitgevoerd. Daarbij bleek dat met kaart die bij een de numerieke methoden van anno 2003 verificatie waarop vrijdag 30 januari 1953 een voorwaar- schijnlijk als een schuwing had kunnen worden uitgegeven goede verwachwaardoor waarschijnlijk de voor de ram- ting beoordeeld penbestrijding verantwoordelijke instan- zou zijn (figuur ties in het weekeind bereikbaar zouden 2), gezien de grote zijn geweest, wat nu niet het geval was. overeenkomst met De op zaterdag 31 januari zonder steun de opgetreden van een computer uitgegeven verwach- situatie, waarvoor tingen waren van zo goede kwaliteit dat hij had gezorgd steun van numerieke verwachtingen geen (figuur 1). Als beter resultaat opgeleverd zou hebben. men evenwel kijkt De dure les die geleerd werd is dat de naar een detail, de klant van de calamiteitenmeteoroloog gradiënt in het altijd bereikbaar moet zijn. Kanaal, dan blijkt dat op grond daarDe meteorologische voorlichting voor van de invasie, de landing in Normandië op 6 juni 1944 ten onrechte, zou is hiermee niet te vergelijken. Er was zijn afgelast. De zoals we in Meteorologica van septem- reeds tot de laatber 2006 gezien hebben intensief contact ste gelegenheid Figuur 2. Een denkbeeldige berekende kaart voor 6 juni 1944, 1300 Z met de klant en de verwachting op grond uitgestelde inva(in : Robinson 1967 p 413). waarvan de beslissing werd genomen sie zou dan een 28

METEOROLOGICA 1 - 2007


het KNMI nog volop gaande is. Daarbij is er wellicht verschil te maken tussen de gewone dagelijkse dienst en bijzondere situaties waarbij contact nodig is met de rampenbestrijdingsorganiaties en voorlichting aan het publiek gegeven wordt in de vorm van een weeralarm. Men zou voor een aantal uitgegeven weeralarmen kunnen nagaan hoe de meteorologen daarbij omgingen met de onzekerheid die eigen is aan de ensembleverwachtingen. Kozen zij voor een veilige variant? We komen langs deze weg wel tot een bevestigend antwoord op de vraag van Ab Maas, want men zal het nooit aandurven om het uitgeven van weeralarmen aan een verzelfstandigde computer over te laten. Het ziet er naar uit dat er tot in lengte van dagen zeer bekwame forecasters nodig zullen blijven, ten behoeve van een zo hoog mogelijke kwaliteit van de weeralarmen en om bij missers daaruit lering te kunnen trekken. Literatuur ECMWF, 2004: D-Day reanalysis and reforecasts. Press release 3 juni 2004. Maas, A., Zijn forecasters nog wel nodig ? Meteorologica 15 no 4. Robinson , G.D., 1967: Some current projects for global meteorological observation and experiment. Q.J.Roy. Met.Soc. 93, 409-418 .

Tweedimensionaal? PAUL DE BRUIJN

(gepensioneerd hoofdmeteoroloog KNMI/LMD)

De heer Maas schrijft in zijn artikel betreffende de operationele meteoroloog dat die in de jaren ‘60 “een analist van platte tweedimensionale informatie” zou zijn middels “een weerkaart volgeplot met waarnemingen”. In Meteorologica nr. 3 van 2000 schrijft W.N. Lablans een lezenswaardig artikel over W. Bleeker en de Noorse meteorologie. Het is deel drie van een serie over de operationele meteorologie. In dit artikel is een onderdeel gewijd aan “Het geheim van de Noorse School: de derde dimensie”. We kunnen lezen dat deze werkmethoden in de jaren ‘30 geleidelijk in de diensten werden ingevoerd. Het driedimensionaal denken en werken in de operationele meteorologie dateert dus van een aanmerkelijk eerder moment dan eind jaren ‘60, zoals de heer Maas stelt. Herlezen van alle artikelen van W.N. Lablans in de Meteorologica’s van het jaar 2000 schept een goed beeld van hoe in vroeger jaren de operationele meteorologie in de diverse tijdperken werd bedreven.

Naschrift AB MAAS

De woorden ‘platte, twee dimensionale informatie’ uit mijn artikel ‘Forecasters, zijn ze nog wel nodig?’ hebben, getuige de reacties van Wouter Lablans en Paul de Bruijn, tot misverstanden geleid. Ik bedoelde daarbij niet dat er in de jaren zestig in de operationele meteorologie alleen gebruik werd gemaakt van zogenaamde grondkaarten. In die tijd heb ik als jong assistent zelf vele hoogtekaarten geplot en tempdiagrammen uitgezet. Uiteraard is de Noorse School theorie wel degelijk driedimensionaal. In de weerkamerpraktijk echter waren grootschalige verticale beweging in de atmosfeer nauwelijks zichtbaar te maken en moest de meteoroloog het met platte informatie doen van voornamelijk het 500- en 300 hPa vlak. Computers waren wel in staat om de verticale bewegingen snel te berekenen en te laten zien. Satellieten toonden die bewegingen in hun bewolkingsanimaties ook nog eens prachtig aan. Bjerknes zou dol enthousiast zijn geweest als hij deze ontwikkelingen had mogen meemaken, vooral omdat hij er veel van z’n theorieën in bevestigd zou hebben gezien. Maar ook zou hij hebben ontdekt dat zijn frontentheorie aanvulling nodig had en dat er nog vele andere weersystemen in de atmosfeer rondzwerven die om een beschrijving vroegen.

Nieuwe Producten Nieuwe CO2-transmitters De nieuwe CO2-transmitters van CaTeC bv zijn ontwikkeld om te kunnen functioneren in vele applicaties zoals in

de landbouw en industrie. De volgende modellen zijn verkrijgbaar: KCD-HP1 (voor 2000 tot 10.000 ppm) KCD-HP2 (voor 1% tot 20%) en daarnaast zijn er verschillende OEM-modellen. De sensor zit in een geëloxeerd aluminium

behuizing, terwijl de buitenste behuizing is voorzien van een dun teflonfilter. De meetbuis waar de CO2-sensor in is geplaatst is ook voorzien van een filter. De elektronica is hermetisch afgesloten van het meetgedeelte. De sensor is zo ontwikkeld dat drift tot een minimum wordt gereduceerd. Iedere sensor is standaard uitgerust met 2 analoge uitgangen: 0-10V en 4-20mA en is tevens voorzien van een RS 485 uitgang. Meer informatie: www.catec.nl. USB stick als temperatuurlogger De MicroLite is een compacte 10-bits plug-en-play datalogger voor het meten en registreren van temperaturen inclusief min/max. en alarmniveau. Sampletijd is instelbaar vanaf 1 seconde. Het werkbereik is van -40…+80°C, waarbij de actuele temperatuur direct afleesbaar

is op het display. De datalogger is stof- en waterdicht en kan met een magneetsleutel worden geactiveerd. Voor het snelle downloaden wordt USB

2.0 ondersteund. De levensduur van de batterijen is aanzienlijk verlengd door toepassing van NanoWatt technologie. Download- en analysesoftware worden meegeleverd. Meer informatie:www. catec.nl.

METEOROLOGICA 1 - 2007

29


Open en gesloten cellen SASKIA NOTEBOOM (WAGENINGEN UNIVERSITEIT) Open en gesloten cellen (ook wel aangeduid als ‘mesoscale cellular convection’) zijn een frequent zichtbaar verschijnsel op satellietbeelden. Wereldwijd is dit type bewolking dagelijks te zien, voornamelijk boven oceanen. Open en gesloten cellen zijn het beste zichtbaar op satellietbeelden. De eerste beschrijvingen stammen dan ook uit de jaren ’60, na de introductie van weersatellieten. Krueger en Fritz waren de eersten die open en gesloten cellen beschreven, in 1961 beschreven zij celvormige bewolkingspatronen zichtbaar op beelden van de TIROS satelliet. In dit artikel worden de kenmerken en achtergronden van deze celvormige bewolkingspatronen kort besproken. Van bovenaf gezien hebben open en gesloten cellen een kenmerkend bewolkingspatroon, bestaande uit honingraatachtige patronen van convectieve bewolking. Bij open cellen bevindt de bewolking zich aan de rand en zijn de kernen vrij van bewolking, bij gesloten cellen is dit andersom. De bewolking in open en gesloten cellen reikt niet hoger dan 1 tot 3 kilometer hoogte. Open en gesloten cellen worden daarom ook beschouwd als een ondiep convectief verschijnsel, dynamische forceringen spelen geen

directe rol bij het genereren van open en gesloten cellen. Open en gesloten cellen komen voor in verschillende gebieden en in verschillende synoptische omstandigheden. Open cellen komen voornamelijk voor als koude lucht in de achterkamer van een depressie uitstroomt over een relatief warm wateroppervlak (meestal een zee of een oceaan). Deze situatie doet zich meestal voor in het poolgebied of boven de gematigde breedten. Gesloten cellen komen vooral voor bij hogedrukgebieden en zijn op grote schaal in

de subtropen te zien. Open en gesloten cellen treden op in een relatief dunne laag onderin de atmosfeer. Deze laag is aan de onderkant begrensd door (doorgaans) een wateroppervlak en aan de bovenkant door een inversie. De hoogte en sterkte van de inversie varieert al naar gelang de omstandigheden. In het brongebied komt de inversie voor als gevolg van sterke afkoeling nabij het aardoppervlak. Ook is er vaak hogedruk in de nabijheid en de bijbehorende subsidentie draagt ook bij aan de inversie. Door de menging in de luchtlaag wanneer deze over het water is uitgestroomd wordt de luchtlaag uitgediept en wordt de inversie aan de bovenkant hiervan van onderaf afgebroken. Echter door grootschalige processen komen stroomafwaarts grootschalige dalende luchtbewegingen tot stand, welke het in stand houden of versterken van inversie in de hand werken. In hogedrukgebieden zijn ook grootschalige dalende bewegingen aanwezig waardoor er een subsidentieinversie aanwezig is. In figuur 1 zijn open en gesloten cellen te zien in uitstromende koude luchtmassa’s in de achterkamer van een depressie. In de wat meer stabiele lucht nabij een hogedrukgebied en naderend warmtefront zijn de open cellen overgegaan in gesloten cellen. Achtergrond Vanwege het convectieve karakter en het honingraatpatroon kunnen open en gesloten cellen als een optreden van RayleighBenard cellen in de atmosfeer beschouwd worden. Ook in velden stratocumulus, altocumulus en cirrocumulus bewolking kunnen dit soort patronen voorkomen, echter deze hebben een andere schaal dan open en gesloten cellen in de onderste laag van de troposfeer.

Figuur 1. Open en gesloten cellen boven de Atlantische Oceaan (Meteosat-8 HRVIS) – 23 september 2005 12:00 UTC (Noteboom, 2006). 30

METEOROLOGICA 1 - 2007

Er zijn echter wel wat verschillen tussen de ‘klassieke’ Rayleigh-Benard cellen en open en gesloten cellen; in het geval van ‘klassieke’ Rayleigh-Benard cellen (welke optreden in een laagje stil-


Figuur 2. Wolkenstraten uitgroeiend in open cellen in een noordoostelijke stroming boven de Noordzee; HRVIS satellietbeeld (Meteosat) – 11 maart 2006 12:00 UTC (Noteboom, 2006).

staande olie die van onderen verwarmd wordt) is de verwarming van onderaf de enige aandrijvende factor. In de atmosfeer zijn er meerdere factoren die een rol spelen, zoals het vrijkomen van latente warmte bij condensatie, processen in een wolkendek (bijvoorbeeld uitstraling en entrainment), de grootschalige verticale bewegingen en de grootschalige horizontale stroming. Open cellen Grootschalige setting Open cellen treden voornamelijk op bij uitstromende koude lucht (‘cold air outbreaks’) over een warmer wateroppervlak. Hierbij wordt de lucht dus van onderaf verwarmd door het wateroppervlak waarbij convectie optreedt. Bij het uitstromen van koude lucht (vanaf een koud oppervlak, ijs of land) is een kernmerkende opeenvolging van bewolkingspatronen te zien: eerst ontstaat er mist en stratus, welke overgaat in wolkenstraten en daaropvolgend open cellen. Deze opeenvolgende bewolkingspatronen (zie ook figuur 2) zijn de zichtbare verschijnselen bij de transformatie van een arctische (of continentaal polaire) luchtmassa naar een maritiem polaire luchtmassa. Hierbij wordt er warmte en vocht van het water aan de lucht toegevoegd. Met toenemende afstand van het brongebied wordt het temperatuurverschil tussen

lucht en water kleiner en worden warmte, vocht en impuls in een dieper wordende laag gemengd. Ondertussen is er echter wel kouadvectie (ook op hogere niveaus) en dat induceert wel weer dalende luchtbewegingen welke het uitbouwen van de menglaag deels tegenwerken. Het optreden van open cellen kan beschouwd worden als een teken dat de transformatie van de luchtmassa bijna voltooid is. De ‘menglaag’ heeft de maximaal bereikbare diepte bereikt en groeit niet meer aan stroomafwaarts. Er is geen dynamische forcering en de bewolking blijft beperkt tot de ‘menglaag’. Als er wel dynamische forcering is (bijvoorbeeld PVA in de nabijheid van een bovenluchttrog) is de convectieve bewolking dieper en kunnen er ook buienstoringen ontstaan.

Circulatie in open cellen De toevoer van warmte en vocht aan de lucht van onderaf zorgt er voor dat er convectie optreedt. Echter de grootschalige luchtbewegingen zijn dalend als gevolg van de kouadvectie. Om de subsidentie te overwinnen moet de convectie geconcentreerd zijn in kleine lokale ‘bellen’. Zodra zo’n ‘bel’ de tegenwerkende subsidentie overwonnen heeft zal deze ook doorstijgen tot de top van de laag. Vervolgens verandert de opwaartse stroming in een zijwaartse en spreidt de lucht zich uit. De subsidentie en ook het ontmoeten van uitstromende andere ‘bellen’ dwingen de stroming vervolgens weer omlaag. Onderin de laag stroomt de lucht weer zijwaarts uit en wordt gedwongen om weer op te stijgen als het de stroming van andere cellen ontmoet. Bij open cellen zijn de stijgende bewegingen sterker dan de dalende bewegingen en ter compensatie bezetten de laatste een grotere oppervlakte. Op de hoeken van de zeskanten is door extra convergentie onderin, van drie cellen in plaats van twee, de opwaartse stroming het sterkste en daar zijn dan ook de hoogste wolkentoppen te vinden. In figuur 3 is de circulatie en de bewolking bij open cellen schematisch weergegeven. Weerbeeld bij open cellen Open cellen worden gekenmerkt door een buiig weertype. De buien zijn doorgaans niet al te diep en zijn meestal niet intens. De neerslag kan uit regen, sneeuw en ook hagel bestaan, onweer komt meestal niet voor. De honingraatstructuur van de open cellen is ook goed waarneembaar op beelden van de neerslagradar. In figuur 4 is de neerslagradar gecombineerd met het IR satellietbeeld, het patroon van de neerslagecho’s komt duidelijk overeen met het bewolkingspatroon. Een ander verschijnsel dat op kan treden bij open cellen boven de Noordzee zijn de zogenaamde ‘seiches’. Deze worden veroorzaakt door het circulatiepatroon in open cellen boven de Noordzee, zie De Jong (2004).

Figuur 3. Schematische weergave van circulatie in open cellen (Noteboom, 2006). METEOROLOGICA 1 - 2007

31


Figuur 5. Gesloten cellen op de Atlantische Oceaan ten westen van Ierland - Meteosat HRVIS 18 juli 2005 12:00 UTC (Noteboom, 2006).

Gesloten cellen Grootschalige setting In tegenstelling tot open cellen is het verschil tussen de temperatuur van het zeewater en dat van de lucht niet van belang bij gesloten cellen. In plaats van het van onderaf verwarmen van de lucht door het zeewater bij open cellen is bij gesloten cellen het afkoelen van wolkentoppen (door uitstraling en verdamping) verantwoordelijk voor het ontstaan van de gesloten cellen. Gesloten cellen komen het meeste voor in en bij een (subtropisch) hogedrukgebieden. Hieruit blijkt dat subsidentie in hogedrukgebieden ook een rol speelt bij gesloten cellen. Gesloten cellen komen ook vaak voor bij het opbreken van stratus- en stratocumulusbewolking. In figuur 5 zijn gesloten cellen voor de westkust van Ierland te zien. Circulatie in gesloten cellen Het omgekeerde bewolkingspatroon van gesloten cellen impliceert ook een

omgekeerde stroming ten opzichte van dat in open cellen (dalende bewegingen aan de wolkenvrije randen en stijgende bewegingen in de bewolkte binnenzijde). Eerder is vermeld dat het afkoelen van wolkentoppen door uitstraling en ook verdamping het aandrijvende proces is bij gesloten cellen. Het afkoelen van de wolkentoppen zorgt voor instabiliteit en dalende bewegingen in de laag met bewolking. Wanneer de lucht genoeg afgekoeld is zullen er ‘pakketjes’ lucht gaan dalen naar de bodem, als deze bereikt is stroomt de lucht zijwaarts uit. Vervolgens kan de lucht weer tot stijgen gedwongen worden door convergentie van diverse stromen, grootschalige stijgende bewegingen in de menglaag of door positieve ‘buoyancy’ (door het verwarmen en bevochtigen van de lucht door het water, en de adiabatische verwarming door compressie). Als de lucht weer opstijgt en het vocht condenseert en er een wolkendek gevormd wordt dan zal afkoeling door uitstraling en verdamping weer een rol gaan spelen. Bij gesloten cellen zijn de dalende bewegingen

Figuur 6. Schematische weergave van circulatie in gesloten cellen (Noteboom, 2006).

32

METEOROLOGICA 1 - 2007

Rayleigh-Bernard cellen Rayleigh-Bernard cellen ontstaan in een laag vloeistof welke aan de boven- en onderkant begrensd is en van onderen verwarmd wordt. In de verwarmde vloeistof ontstaan ‘bellen’ van opstijgende vloeistof, deze ‘bellen’ spreiden horizontaal uit wanneer ze de bovenkant van de laag bereikt hebben. Op de grenzen waar de horizontale stroming van 2 ‘bellen’ elkaar ontmoeten wordt de vloeistof vervolgens weer naar beneden gedwongen en deze stroomt weer horizontaal uit wanneer deze de bodem van de laag bereikt heeft. Op dat moment is de circulatie in de cellen gesloten. Het zeshoekige honingraatpatroon ontstaat vervolgens doordat meerdere ‘bellen’ elkaar ontmoeten, bij een constante snelheid in de ‘bellen’ hebben de zeshoeken in het patroon regelmatige afmetingen. Voor een uitgebreidere beschrijving van deze cellen wordt verwezen naar het artikel ‘Cellen van Bénard’ van C. Lemcke (1977). sterker dan de stijgende bewegingen, waarbij de laatste een groter oppervlak innemen ter compensatie. De circulatie en de bewolking bij gesloten cellen is schematisch weergegeven in figuur 6. Weerbeeld bij gesloten cellen Doordat de stijgende bewegingen minder intens zijn maar wel een groter oppervlak innemen dan bij de open cellen bestaat het weerbeeld niet uit (ondiepe) buien, maar uit gebieden met een uitgestrekte laag bewolking. Wanneer er neerslag uit de bewolking valt bestaat deze uit motregen of lichte regen. In tegenstelling tot bij de open cellen zijn er bij gesloten cellen meestal ook niet of nauwelijks neerslagecho’s zichtbaar. Literatuur Krueger, A. F. and Fritz, S., 1961, Cellular cloud patterns revealed by TIROS I,. Tellus, 13, 1–7. Lemcke, C., 1977, Cellen van Bénard, Zenit 4, no 3, pp 82-86. de Jong, M. P. C., and J. A. Battjes, 2004, Low-frequency sea waves generated by atmospheric convection cells, J. Geophys. Res., 109, C01011 Noteboom, S., 2006, Open Cell Convection and Closed Cell Convection. MSc thesies, Wageningen Universiteit, 30 pp.


Korte Berichten Door het plafond

Cor Schuurmans en Huug van den Dool (CPC/NCEP) Zes jaar geleden merkten we op dat de warme periode vanaf 1988 geen trend vertoont (Meteorologica, 1, 22-25, 2001). We baseerden ons vooral op het 12-maanden lopend gemiddelde van de temperatuur te De Bilt (T12, zie figuur 1). In april 1990 en in oktober 1995 bereikte T12 een waarde van 11,2 °C. Wel extreem, maar geen record, want we stelden vast dat die waarde anderhalve eeuw geleden (november 1846) ook al eens was bereikt. Ondanks forse schommelingen bleef ook na 1995 de waarde van T12 steeds beneden of bijna gelijk aan 11,2 °C. Ten slotte werd in december 2006 het ‘plafond’ van 11,2 °C weer bereikt, maar nu voor het eerst (sinds 1706) als echte jaargemiddelde temperatuur (jan- dec). Maar toen kwam de maand januari 2007, die bijna 6 graden warmer werd dan januari 2006. T12 kwam daardoor meteen een halve graad hoger te liggen, op 11,7 °C. Eindelijk door het plafond, en niet zo’n beetje, een nieuw jaarrecord. Op de website van de VWK werd dit ook opgemerkt. Het ging daar echter over het 365-daags lopend gemiddelde, wat

Figuur 1. T12 van januari 1986 - februari 2007.

natuurlijk nog iets nauwkeuriger is dan onze T12. Een sprong van 0,5 graad in de jaar- (of lopend 12-maands, of 365-daags) gemiddelde temperatuur is tamelijk bijzonder. Maar heel bijzonder is de extreem hoge waarde van (inmiddels) 11,9 °C (maart 2006 t/m februari 2007), een waarde die in de afgelopen drie eeuwen (1706- 2006) nooit is bereikt en die bij ongewijzigd klimaat ook minder dan eens in de 10.000 jaar zou voorkomen. Maar dat geldt evenzeer voor de extreem warme maand juli 2006, die samen met de herfst van 2006 en januari 2007, voor

een belangrijk deel verantwoordelijk is voor de extreem hoge jaartemperatuur. Een aanknopingspunt voor verder onderzoek? De onderliggende vragen zijn steeds dezelfde. Het kan natuurlijk niet alleen door het toenemende broeikaseffect komen dat een record op zodanige wijze wordt versplinterd. Een flinke bijdrage moet gekomen zijn van de circulatie, dat wil zeggen, de wind zat in Nederland vaak in de ‘warme hoek’. Wereldwijd was 2006 ook warm, maar geen nummer een. Noordwest-Europa nam wel een bijzonder warme plaats in.

NVBM mededelingen Jaarvergadering 2007. Zoals jullie wellicht bekend wordt onze jaarvergadering gehouden op vrijdag 30 maart. In vele opzichten wordt dit een belangrijke vergadering. Tijdens deze vergadering zal het bestuur de eerste voorstellen voor de aanpassing van de verenigingsstatuten ter discussie stellen. Deze voorstellen zijn een, gedeeltelijke, uitwerking van de na de jaarvergadering van 2006 gehouden brainstormsessie. Het bestuur hoopt met deze aanpassingen met behoud van het karakter van de vereniging toch een bredere doelgroep aan te kunnen spreken. Verder zal tijdens deze vergadering de

huidige voorzitter, Seijo Kruizinga, aftreden. Het bestuur heeft al diverse leden gepolst voor deze functie maar heeft tot op heden niemand gevonden die het voorzitterschap op zich wil nemen. Het bestuur vraagt nu de leden om kandidaten voor deze functie voor te dragen. Een dergelijke voordracht dient wel vergezeld te gaan van een bereidverklaring van de kandidaat. Ook zoeken we nog steeds naar een opvolger voor Ronnie Voets met als voornaamste onderdeel van zijn portefeuille de contacten met onze sponsors. Daarnaast zoekt het bestuur kandidaten voor een activiteitencommissie die zich

voornamelijk zal richten op het organiseren van symposia. Deze versterking van de verenigingsorganisatie is dringend gewenst daar anders de zittende bestuursleden overbelast dreigen te raken. Voor de complete agenda van de jaarvergadering verwijs ik jullie naar de recent toegezonden convocatie van de vergadering of naar onze website.

METEOROLOGICA 1 - 2007

33


TELVENT Almos

Telvent Almos biedt sinds 1986 wereldwijd meteorologische oplossingen.

�� ��

Van het brede product portfolio, onder de naam METWORX®, is door Telvent Almos o.a. het volgende geleverd: �� Automated Weather Stations (AWS)-Networks (Nationale meetnetten): Australië (BOM), Nederland (KNMI), Zwitserland (MeteoSwiss), Kuwait, Brunei; �� Automated Weather Observation System (AWOS): Nederland (16 vliegvelden, incl. Schiphol Airport), België (18 vliegvelden, incl. Brussel), Hongarije, Peru, Kosovo, Zambia, Namibië, Spanje; �� Automated Terminal Information Service (ATIS): België (3 vliegvelden, incl. Brussel D-ATIS), Iran (10 vliegvelden), Hongarije, Zuid-Africa (3 vliegvelden), Barbados, Namibië; �� Low Level Windshear Alert System (LLWAS): Taiwan (2 vliegvelden), Kuwait International Airport, Spanje (2 vliegvelden); �� Runway Visual Range (RVR) sensor (Transmissometer): Hungary (Budapest), Kosovo (Prishtina), Kroatië (Zagreb), UK; �� World Area Forecast System (WAFS) -SADIS/ISCS: Korea (Inchon en Kimpo), Hongarije (Budapest), Kosovo (Prishtina), Kroatië (Zagreb);

34

METEOROLOGICA 1 - 2007

Forecaster Workstations: Koninklijke Luchtmacht, Belgische Luchtmacht; Meteorological Switching Systems: Koninklijke Luchtmacht, Belgische Luchtmacht; Italiaanse CAA.

Met het modulaire softwarepakket van Telvent Almos , METCONSOLE®, is het mogelijk alle producten in één systeem te integreren en te presenteren:

Contact gegevens: Telvent Netherlands B.V. Landzichtweg 7, 4105 DP, Culemborg Tel: +31 (0) 345 544 080 Fax: +31 (0) 345 544 099 Internet: www.telvent.com


Zorgwekkend en spannend REINIER VAN DEN BERG (METEO CONSULT) Extreem weer heeft me altijd mateloos geboeid. Als kind al. Zware sneeuw, heftige najaarsstormen, onweer, het kon haast niet extreem genoeg zijn. Die fascinatie is er in de loop der jaren niet minder op geworden. Extreem weer vind ik nog altijd erg spannend, maar er onbekommerd van genieten wordt lastiger. Extremen worden meer en meer in verband gebracht met een forse klimaatverandering. En dat is zorgwekkend. Palmbomen of pinguïns? Reeds eind vorige eeuw werden de signalen in de wereld van het weer sterker. Veranderingen werden zichtbaar. En gerenommeerde onderzoekers begonnen steeds vaker verbanden te leggen. Tussen de toenemende uitstoot van broeikasgassen en de opwarming van het wereldwijde klimaat. De theorie van het versterkte broeikastheorie zag het levenslicht. Zelfs hield ik de eerste lezingen over klimaatverandering in dezelfde tijd. Aan het eind van de vorige eeuw. De verschillen tussen de diverse scenario’s waren nog erg groot. De aarde wordt warmer, dat was ook toen wel duidelijk. Maar wat betekende het voor ons land? Hoe zouden de stromingen in de oceanen reageren op de hogere temperaturen op aarde? Zou de golfstroom, door toedoen van het massaal afsmelten van ijs, veel zoeter worden zodat de golfstroom wellicht zelfs tot stilstand zou komen? In dat geval zou het in Noordwest Europa misschien juist kouder worden. Zou Nederland rekening moeten houden met een nieuwe ijstijd? Vanwege die onzekerheid bedacht ik als titel voor de lezingen: Palmbomen of Pinguïns. Een variant van het bekende ‘het kan vriezen het kan dooien’. Confronterend Vandaag de dag houd ik nog zeer geregeld spreekbeurten over de klimaatverandering. Het wordt eerder meer dan minder. Niet verwonderlijk, want het klimaat

komt meer en meer in het nieuws. Ook de politiek gaat zich er serieuzer mee bezig houden. Zeer terecht overigens. Met het verhaal hoop ik het publiek bewust te maken van de grote veranderingen die reeds nu wereldwijd plaatsvinden. Vaak ver weg, soms heel dichtbij. Daarbij maak ik bewust gebruik van confronterende afbeeldingen, die overigens wel op waarheid berusten. Smeltende gletsjers, poolijs dat zich terug trekt, overstromingen en bosbranden. Het hoort er allemaal bij. Steeds vaker wordt het wereldwijde nieuws door weergerelateerde rampen gekleurd. Discussie Natuurlijk hoort een gezonde discussie hier ook bij. Klimaatveranderingen waren er immers altijd al. Dus waar maken we ons ineens zo druk over? Toch moeten we ons realiseren dat de huidige klimaatverandering zich snel voltrekt in een wereld waar tenminste zes miljard weldenkende mensen wonen. Een groot deel leeft (ver) onder de armoedegrens en is extra kwetsbaar voor de gevolgen van de klimaatverandering. Bovendien blijkt ook uit het recent verschenen IPCC rapport, dat het zo goed als zeker is dat de klimaatverandering wordt veroorzaakt door de mens. IPCC In dit rapport valt me vooral op, dat de diverse scenario’s dichter naar elkaar toe kruipen. Was er in 2001 nog sprake van een mogelijke zeespiegelstijging van 9 tot 88 cm, nu komen beide uitersten naar elkaar toe met circa 20 en 50 cm stijging gedurende de 21e eeuw. Daarbij moeten we ons niet rijk rekenen. Een mogelijke versnelde afsmelt van het landijs van Groenland is

niet meegenomen in de huidige berekeningen. Dit is echter wel een reëel scenario. Het zou mij niet verbazen als de voorspelde zeespiegelstijging naar boven zal worden bijgesteld in de komende decennia. De mondiale opwarming wordt geschat op 2 tot circa 4.5 graad in deze eeuw. Dat zijn forse cijfers. Overigens is ook hier de bandbreedte versmald. Met andere woorden, de modelresultaten komen dichter naar elkaar toe. Dat maakt de betrouwbaarheid van dit rapport groter dan de vorige versies. En nogmaals, het is extreem waarschijnlijk, zo staat er letterlijk, dat de opwarming wordt veroorzaakt door het versterkte broeikaseffect, ofwel, door de mens. Een sterk argument daarvoor is, dat alleen klimaatmodellen die de stijgende CO2-concentraties als forcering meenemen, de huidige opwarming kunnen bijbenen. Onzekerheden in de gepresenteerde temperatuurverwachtingen hebben ondermeer te maken met mogelijke terugkoppelmechanismen die te maken hebben met bewolking. Wat betreft zeespiegelstijging is vooral van belang in hoeverre landijs sneller zal wegsmelten dan nu beoogd. Uitspraken over neerslagverdeling onderstrepen het reeds vrij algemeen bekend veronderstelde patroon van meer extremen. Ondermeer een neerslagtoename op gematigde breedten, en een afname in subtropische gebieden. Deze neerslagtrends zijn overigens ook al wereldwijd zichtbaar in waarnemingsreeksen. Al met al komt het nieuwste IPCC-rapport realistisch op mij over. Ik denk dat duizenden (!) wetenschappers die hebben bijgedragen aan het tot stand komen ervan, goed werk hebben gedaan. Maar veel meer kennis is nodig. Een hele uitdaging voor de klimaatdeskundigen wereldwijd. In actie In ieder geval past het ons om ons uiterste best te doen om de oorzaak van de mondiale opwarming terug te dringen, de uitstoot te verminderen. In de wetenschap dat alle beetjes helpen, maar ook, METEOROLOGICA 1 - 2007

35


dat economische grootmachten van de toekomst (India, China) wellicht minder haast maken met doeltreffende maatregelen. Aanvullend moeten we met name de kwetsbaren op aarde te hulp te schieten. Hoeveel arme mensen in derde wereldlanden worden niet bedreigd door de klimaatverandering en de toename van extremen zoals overstromingen en ernstige droogte? Dat biedt overigens ook uitdagingen. De handen ineen slaan voor een wereld waar de leefomstandigheden voor meer mensen menswaardig worden,

ondanks de voortschrijdende klimaatverandering. En we hoeven niet alles aan de politiek over te laten. Energie besparen kunnen we allemaal. Alle beetjes helpen. Bovendien kunnen we ons meer verdiepen in de non-profit organisaties, die zich inzetten om de omstandigheden voor de talloze bedreigde mensen te verbeteren. Elk tientje helpt. Vele tientjes maken een groot verschil voor vele kansarmen op onze aarde.

Extremen En de extremen blijven komen. Eerlijk is eerlijk, het boeit me nog altijd mateloos. De zware storm van 18 januari. Fascinerend was het. Om de kracht van de wind te ervaren. De winter stelt voor de sneeuw- en ijsliefhebber teleur. Dus ik kijk alweer reikhalzend uit naar de lente. En de zomer. Onweersbuien. Hoe meer, hoe beter. Al kunnen die mooie buien de zorgen helaas niet wegspoelen.

Waardoor smolt de sneeuw op 8 februari? GERRIT HIEMSTRA (WEERONLINE BV) De aanleiding voor dit artikel is de sneeuwval en het bijbehorende weeralarm van 8 februari 2007. Een dag later verschenen publicaties waarin werd betoogd dat het wegdek op 8 februari ondanks de bewolking vooral door de zonnestraling zou zijn opgewarmd en dat daardoor de sneeuw snel van het wegdek verdween ( [1] en [2]). De opwarming door de zon werd onder meer als argument gebruikt om het weeralarm af te schilderen als “onnodig” en zelfs als “onzin” wegens gebrek aan “diepere kennis”. Uit waarnemingen van weerstation Haarweg van Wageningen Universiteit bleek echter snel dat de zon geen rol van betekenis kon hebben gespeeld. Een goede aanleiding om eens uit te zoeken welke energiestromen een rol hebben gespeeld op het oppervlak van de wegen tijdens de sneeuwval van 8 februari en waarom de sneeuw op de wegen weinig overlast veroorzaakte. De temperatuur van een wegdek wordt bepaald door de energiebalans van dat wegdek. De energiebalans is opgebouwd uit vier hoofdcomponenten: (1) de nettostraling is het saldo van de de inkomende en uitgaande kortgolvige en langgolvige straling; (2) de voelbare warmtestroom is de energiestroom waarmee de lucht opwarmt of waarmee de lucht afkoelt; dit gebeurt voornamelijk door turbulente processen, zoals convectie of advectie; (3) de latente warmtestroom is het energietransport dat plaatsvindt bij het verdampen of condenseren van water; ook het smelten van sneeuw en bevriezen van water zijn latente warmtestromen; (4) de bodemwarmtestroom, dit is het opwarmen of afkoelen van de bodem. Nettostraling De nettostraling is de hoeveelheid energie die beschikbaar is om de lucht boven de weg op te warmen, om vloeibaar water op het wegdek te verdampen en om het wegdek en de bodem daaronder op te warmen. Als de nettostraling negatief is, leveren de andere componenten de energiestroom om het energieverlies van de nettostraling te compenseren. In figuur 1 staat het verloop van de verschillende stralingscomponenten op 8 februari weergegeven. Tot 08.00 UTC was de nettostraling nega36

METEOROLOGICA 1 - 2007

tief. Daarna zijn er enkele ‘positieve’ pieken te vinden van circa 20 W/m2, maar in de meeste gevallen zit de nettostraling tussen 9.15 UTC en 12.45 UTC rond 15 W/m2. Om circa 13.00 uur neemt de nettostraling vrij abrupt af. Dat komt omdat de uitgaande (gereflecteerde) kortgolvige straling vanaf dat moment nagenoeg gelijk wordt aan de inkomende kortgolvige straling. Dat komt omdat vanaf dat moment de grond bedekt was met een laagje sneeuw waardoor het albedo toeneemt. De nettostraling zakt vanaf 13.00 UTC terug naar 10 W/m2 of lager. In figuur 2 is het verloop van de neerslag weergegeven. Vanaf 10.00 UTC sneeuwt het continu en vanaf 11.00 UTC (het duurt een tijd voor de sneeuw smelt in de meter) registreert de neerslagmeter een intensiteit van aanvankelijk ongeveer 0,5 mm per uur (uitgedrukt in vloeibare neerslag). Zowel de luchttemperatuur (Thut) als de natte-boltemperatuur (Twet) zijn bij het begin van de sneeuwval ongeveer een halve graad onder nul (figuur

3). Merk op dat de luchttemperatuur op 10 centimeter hoogte (T10cm) ongeveer 0,4 °C hoger is dan de luchttemperatuur op 1,5 m hoogte terwijl de nettostraling negatief is. Dat kan duiden op aanvoer van koude lucht. Normaal gesproken is namelijk bij een negatieve nettostraling T10cm < Thut. Omdat de sneeuwval vergezeld ging van een matige tot vrij krachtige wind en de stralingsmeters ook sterk geventileerd worden is het niet aannemelijk dat de stralingsmeter met veel sneeuw bedekt

Figuur 1. Verloop van de verschillende stralingscomponenten (in W m-2) en de berekende nettostraling, weerstation Haarweg, 8 februari 2007: Qn; nettostraling (dik getrokken lijn), Qs_in: inkomende kortgolvige straling (grijze getrokken lijn), Qs_out: uitgaande kortgolvige straling (stippellijn), Ql_in: inkomende langgolvige straling (dun getrokken lijn) en Ql_out uitgaande langgolvige straling (streep-punt lijn). De waarden van de twee langgolvige componenten staan langs de rechteras.


20 W/m2, tijdens Het beperkte verkeersaanbod was vooral de sneeuwval viel te danken aan het weeralarm en de manier dat terug naar 10 waarop dat van tevoren gecommuniceerd W/m2. De bodem- is. Was er (veel) meer verkeer geweest, w a r m t e s t r o o m dan waren er waarschijnlijk files ontleverde slechts staan met als gevolg een slechte menging een kleine 10 W/ van zout, sneeuw en smeltwater. Het m2. Dat samen is zout werkt dan onvoldoende, de sneeuw te weinig om de blijft liggen en verandert door het traag benodigde smelt- rijdende verkeer in een ijsplaat. warmte van minimaal 40 à 50 W/ Voor een goede meteorologische advisem2 te leveren. Wel ring bij bestrijding van gladheid is een kan het zijn dat goed begrip van de energiebalans op Figuur 2. Verloop van de neerslagintensiteit en neerslagduur, weerstation de bodemwarm- het wegdek van groot belang. Ook voor Haarweg, 8 februari 2007. testroom van de wegbeheerders is het een goede zaak zijn geweest. asfaltwegen groter was dan die van kale enig inzicht te hebben in de energieuitgrond. Uit metingen van het gladheids- wisseling die op het wegdek plaatsvindt. De voelbare warmtestroom meldsysteem (GMS) van Rijkswaterstaat De intentie van dit artikel is om daar een De voelbare en latente warmtestroom blijkt dat de wegdektemperaturen rond bijdrage aan te leveren. worden op het weerstation Haarweg 11.00 UTC in het gebied met de sneeuwgemeten met een eddy-correlatie opstel- val rond of iets onder het vriespunt lagen. Tenslotte is het sterk aan te bevelen routiling. De gegevens hiervan zijn in omstan- Het is daarom aannemelijk dat er in deze nematig waarnemingen te verrichten van digheden met neerslag jammer genoeg situatie geen grote verschillen tussen de verschillende componenten van de echter niet bruikbaar. Tot vlak voor de kale grond en het oppervlak van de weg energiebalans op een representatief stuk sneeuwval is de voelbare warmtestroom waren. snelweg in Nederland. Met deze waarongeveer -20 W/m2 geweest. Dit lijkt in nemingen kan het inzicht in het ontstaan tegenspraak met T10cm > Thut, wellicht is Uit het bovenstaande blijkt dat er bij het en het bestrijding van gladheid verbeterd begin van de sneeuwval een energie- worden. Zowel voor opleiding van wegT10cm niet helemaal betrouwbaar. tekort was van 10 à 20 W/m2, later bij beheerders en meteorologen als voor De latente warmtestroom toenemende sneeuwintensiteit steeg het verbetering van de gladheidsbestrijding Voorafgaand aan de sneeuwval heeft de energietekort naar veel hogere waarden. is dit van groot belang. latente warmtestroom een waarde van Slechts aan het begin van de sneeuwval 20 à 30 W/m2 en compenseert daarmee zal er wat sneeuw gesmolten zijn, maar Met dank aan Bert Heusinkveld en Leo ongeveer de voelbare warmtestroom. later bleef de sneeuw liggen. Uiteinde- Kroon (WUR, Meteorologie en LuchtZodra het sneeuwt zijn er echter geen lijk is de sneeuw gaan smelten omdat er kwaliteit) voor het samenstellen van de waarnemingen meer. Vanaf dat moment warmere lucht werd aangevoerd. Vanaf grafieken bij dit artikel. wordt de latente warmtestroom gedomi- 15.00 UTC (figuur 3) begonnen Thut en neerd door de vallende sneeuw vanwege Twet op 1,5 m op te lopen en vanaf circa Literatuur [1] “Concurrent KNMI betwist weeralarm” NRC 9 de smeltwarmte van de gevallen sneeuw. 17.00 UTC liep ook T10cm op. februari 2007, Jaargang 37, no.110. [2] Artikel op de website www.weer.nl naar aanleiding In eerste instantie is de neerslagintensivan de sneeuwval op 8 februari. Het volledige artikel teit 0,5 mm per uur (figuur 2). Om dat Conclusie is te vinden op http://www.meteoconsult.nl/home/ weer/weer in het nieuws/weernieuws/archive/2007/ helemaal te laten smelten is een warmte- Er zijn nauwelijks problemen op de february/article/waarom geen overlast.html?tx_ 2 stroom nodig van 46 W/m . Later stijgt wegen geweest door sneeuw die bleef ttnews%5BbackPid%5D-354&Hash=9576b01d8f de neerslagintensiteit naar ongeveer 1,5 liggen. Waardoor is de sneeuw dan wél mm per uur waarvoor bijna 140 W/m2 gesmolten? De enige verklaring daarnodig is. voor is dat (1) de wegbeheerders tijdig een juiste hoeveelDe bodemwarmtestroom heid zout gestrooid De rol van de bodem is in deze situatie hebben en (2) omdat een belangrijke factor. Uit de waarne- er niet te veel, maar mingen blijkt dat er een bodemwarm- ook niet te weinig testroom (G) vanuit de bodem naar het verkeer op de wegen oppervlak toe is. In de loop van de dag was. Om het zout loopt G onder kale grond terug van onge- goed te laten werken veer -12 W/m2 naar -9 W/m2. Omdat de is namelijk verkeer meting in kale grond op een diepte van 2 nodig om sneeuw, centimeter wordt verricht zal de bodem- zout en smeltwater goed te laten menwarmtestroom wat lager zijn. gen. Waardoor smolt de sneeuw? Daarnaast is het In ieder geval is de sneeuw niet gesmol- weeralarm op 8 Figuur 3. Verloop van de luchttemperatuur op 1,5 m (stippellijn) en 0,1m ten door de “zonnestraling”. Voor de februari een belang- boven gras (dik getrokken lijn) en van de natte-boltemperatuur op 1,5 m sneeuwval uit was de nettostraling circa rijke factor geweest. (grijs getrokken lijn) weerstation Haarweg, 8 februari 2007. METEOROLOGICA 1 - 2007

37


Een dag niet boos

column

HENK DE BRUIN Hebt u dat ook, een boosduiveltje? Het kereltje of dametje dat ergens in uzelf huist en dat u probeert boos te maken, meestal om dingen die van weinig belang zijn voor buitenstaanders. Bij mij is het een hij en hij is vaak erg succesvol; mijn pluk-de-dag- en maak-je-nietdruk-engeltjes leggen het geregeld tegen hem af. De dag die ik nu ga beschrijven wist ik het zeker: mijn boosduiveltje zou niet toeslaan. Ik zou die dag niet boos worden. Ik was voor dienst op weg naar Lindenberg, een waarnemingsstation in het voormalige Oost-Duitsland. Het is een beetje vergelijkbaar met Cabauw, want er staat ook een hoge meteorologische meetmast, maar Lindenberg is veel ouder en er werken ter plekke circa 50 mensen. Het is mede opgericht door Assmann, die waarnemers onder u zult kennen van zijn geventileerde psychrometer. Hij is één van de weinige meteorologen met een experimentele achtergrond die de Buys Ballotprijs heeft ontvangen. Tegenwoordig is dat niet meer mogelijk, want de tijden zijn niet gunstig voor experimenteel meteorologisch onderzoek. Het testen en ontwikkelen van nieuwe meetmethodes vereisen een dure ondersteunde technische staf en die is in Nederland allang wegbezuinigd. De overgebleven zonderlingen die alsnog experimentele meteorologie bedrijven moeten daardoor alles zelf doen en halen daardoor een onvoldoend aantal publicaties en dus een te lage citatie-index, waardoor ze door visitatiecommissies niet als excellent worden beoordeeld, zodat ze dan alsnog worden wegbezuinigd. Er worden wel honderdduizenden modelstudies uitgevoerd en gepubliceerd zonder een behoorlijke systematisch experimentele verificatie,… Oeps: mijn pluk-de-dag-engeltje slaat alarm: mijn boosduiveltje had ongemerkt toch nog bijna toegeslagen, maar gelukkig zij schudt mij bijtijds wakker met een allerliefste glimlach. Met een blij gemoed stel ik mij voor hoe in de jaren 1920 in Lindenberg met vliegers de atmosfeer tot 10 km hoogte werd gesondeerd. Er werd een speciaal vliegeroplaathuisje gebouwd, dat was gemonteerd op cirkelvormige rails, zodat het systeem met de wind mee kon roteren. Het is gerestaureerd en staat als een museumstuk nog op het terrein, inclusief de kolenkachel om de Überdrachensteigenlasser wat op te warmen tijdens koude winterdagen. Ik vertrek van Rotterdam Airport, een nog gemoedelijke luchthaven waar je zonder slurf, dus via een vliegtuigtrap, het vliegtuig in gaat. Ik vlieg, met een maatschappij die haar naam ontleend heeft aan het innovatieprogramma. 38

METEOROLOGICA 1 - 2007

Een deel van de aardgasbaten wordt door de regering voor wetenschappelijk onderzoek beschikbaar gemaakt om de gevolgen van de toename van CO2 in de atmosfeer te bestuderen juist, ja: het effect dat mede wordt veroorzaakt door het verstoken van aardgas. Eerst halen ze geld weg bij de universiteiten, tegelijkertijd verstoken ze versneld al het aardgas op, waardoor het warmer wordt en vervolgens komt er via een ‘innovatieprogramma’ weer wat terug naar de universiteiten om de gevolgen van die opwarming te bestuderen. Hierbij zijn regels voor financiële verantwoording zo strikt dat naleving meer tijd vergt dan het onderzoek zelf en... Oeps, daar had mijn boosduivelte mij toch bijna weer bij de kladden. Door ‘de bel’ wordt ik door mijn pluk-de-dag-engeltje gered. Weer hersteld van deze aanval loop ik de taxfree shop in, waar alleen zaken te koop zijn voor fotomodellen en succesvolle zakenlui met bonussen die thuis nog wat goed te maken hebben. De tv staat luid aan en de nieuwslezer meldt dat een geochemicus een prestigieuze onderzoeksprijs heeft gewonnen. Hij heeft het klimaat gereconstrueerd uit biologisch informatie opgeslagen in bodemlagen. De gelukkige winnaar wordt geïnterviewd door een dame die zich met voorbedachten rade niet in het onderwerp heeft verdiept. Het is duidelijk hoe zij over wetenschappers denkt: dat zijn klaplopers die op kosten van de belastingbetaler een prettig leven leiden. “Worden de weersverwachtingen van Marjon de Hond hier nu beter van?”, vraagt zij. De prijswinnaar staat dapper met een bodemmonster in zijn hand, maar blijft bewonderingwaardig kalm en legt geduldig uit dat klimaatonderzoek iets anders is dan het voorspellen van het weer. Waarom vraagt zo’n topjournaliste nu niet of dit werk de voorspellingen zal verbeteren van de beurskoersen, de bananenoogst in Chili, de bevolkingstoename in Thailand, of het aantal kale mannen in het jaar 4089. Oeps,. mijn boosduiveltje blijkt wel erg geslepen. Weer redt mijn pluk-de-dag-engeltje mij op het nippertje, maar nu bij tel negen vlak voor de knock-out. BSIQ-Lucht landt 10 minuten te vroeg, waardoor er nog niemand op Schöneveld is om mij op te halen. Juist als ik boos op mijzelf begin te worden, omdat ik vergeten ben telefoonnummers op te schrijven, komt de chauffeur van mijn gastheer er aan. Een uur later open ik opgewekt de deur van mijn hotelkamer in Beeskov. Het ruikt er naar Hirschegebrat en Schnitzel. Tevreden schrijf ik dit stukje. Een dag niet boos geworden, heerlijk! “Zurück zu BSIQ”, grap ik in mijzelf.


Sponsors van de Nederlandse Vereniging van BeroepsMeteorologen zijn:

Postbus 1235, 3330 CE Zwijndrecht, Tel. 078-6101666

S P E C I A L I S TEN IN WEERSTATIONS P.O.BOX 4904, 5604 CC E I N D H O V E N w e b s i t e w w w . e k o p o w e r. n l

Turfschipper 114 2292 JB Wateringen  0174-272330  0174-272340  info@catec.nl

Colofon Redactieadres: Meteorologica Postbus 464 6700 AL Wageningen e-mail: leo.kroon@wur.nl Tel. 0317-482604 Meteorologica (ISSN 0929-1504) verschijnt vier maal per jaar en is een uitgave van de Nederlandse Vereniging van BeroepsMeteorologen (NVBM). Hoofdredacteur: Leo Kroon Redactieleden: Wim van den Berg, Aarnout van Delden, Henk van Dorp, Robert Mureau, Heleen ter Pelkwijk. Administratie: Heleen ter Pelkwijk (pelkwijk@knmi.nl) Penningmeester: Kees Blom (blom@knmi.nl) Vormgeving: Rob Stevens Vermenigvuldiging: CopyProfs, Almelo Abonnementen: Alle leden van de NVBM zijn automatisch geabonneerd op Meteorologica. Ook niet-leden kunnen zich abonneren door 23,- Euro voor vier nummers over te maken op Postbank gironummer 388132 ten name van:

Professionele Meteosystemen

Telvent Netherlands Adres: Landzichtweg 70 4105 DP, Culemborg Postbus 422 4100 AK, Culemborg Nederland Tel: +31 (0) 345 544 080 Fax: +31 (0) 345 544 099 Internet: www.telvent.com

www.catec.nl NVBM-Meteorologica Postbus 464 6700 AL Wageningen onder vermelding van: - Abonnement Meteorologica - Uw adres Abonnementen worden telkens aangegaan voor een heel kalenderjaar; bij tussentijdse betaling worden de reeds verschenen nummers van dat jaar toegestuurd. Voor abonnees in het buitenland zijn de kosten 29,- Euro per jaar. Ook losse nummers kunnen op deze manier worden besteld (zolang de voorraad strekt) voor 8,- Euro per stuk, onder vermelding van de gewenste jaargang en nummer(s). Instellingen betalen 52,- Euro voor een abonnement. Einde abonnement: Afgesloten abonnementen worden stilzwijgend per kalenderjaar verlengd. Stopzetting dient schriftelijk te geschieden voor 15 november van het lopende jaar. De mededeling omtrent stopzetting kunt U richten aan NVBM-Meteorologica (adres: zie boven). Lid worden van de NVBM: Het lidmaatschap van de NVBM kost 45,Euro per jaar voor gewone leden en 34,Euro per jaar voor buitengewone leden. Meer informatie hierover is te vinden op de NVBM website: www.nvbm.nl.

Artikelen uit Meteorologica mogen uitsluitend worden overgenomen na voorafgaande schriftelijke toestemming van de redactie. Adverteren in Meteorologica is mogelijk. Advertenties worden geplaatst op 3 formaten: A5, A4 of A3. Uiterste inleverdata voor advertenties zijn: 1 februari, 1 mei, 15 augustus en 1 november voor respectievelijk nummer 1, 2, 3 en 4. Tarieven kunt u opvragen bij Leo Kroon Tel. 0317-482604 e-mail: leo.kroon@wur.nl Sponsorschap NVBM: Men kan sponsor worden van de NVBM. Een sponsorschap wordt afgesloten voor minimaal 1 jaar. Een sponsor heeft diverse rechten, o.a.: - Het plaatsen van advertenties in Meteorologica - Plaatsing van het firmalogo in het blad. - Het bijwonen van congressen e.d. georganiseerd door de NVBM. Voor meer informatie over het sponsorschap kunt u contact opnemen met Leo Kroon (zie boven).

METEOROLOGICA 1 - 2007


Open cellen boven de Noordzee; IR satellietbeeld (Meteosat) gecombineerd met radarbeeld (KNMI) – 11 november 2005 12:00 UTC (figuur 4 van artikel Noteboom)

Conceptueel model voor de ontwikkeling van een “Instant Occlusion” (figuur 8 van artikel Ivens)

Thermiek in de grenslaag boven heterogeen land. De kleuren zijn een maat voor de potentiële temperatuur in Kelvin (zie schaalverdeling aan rechterzijde). Met dank aan Chiel van Heerwaarden, Jordi Vila en Kees van den Dries (figuur 6 van artikel Holtslag)

Meteorologica maart 2007  
Advertisement